DE20317261U1

DE20317261U1 - Sicherheitsventil zum automatischen Absperren von Gasleitungen

Info

Publication number: DE20317261U1
Application number: DE20317261U
Authority: DE
Original assignee: GAS GIESELER ARMATUREN SYSTEME
Current assignee: Interforge Klee GmbH
Priority date: 2003-11-10
Filing date: 2003-11-10
Publication date: 2004-01-08
Anticipated expiration: 2013-11-11

Abstract

Sicherheitsventil zum automatischen Absperren von Gasleitungen, mit einem in die Gasleitung (2) eingliederbaren Gehäuse (3), in welchem ein Ventilsitz (6) für einen Schließkörper (9, 9') angeordnet ist und mit einer Haltebrücke (8, 41, 54, 58), gegenüber welcher der Schließkörper (9, 9') axial verschieblich gelagert ist, wobei der Schließkörper (9, 9') einen Führungsbolzen (16, 16') aufweist, der in einer Führungsbohrung (17) der Haltebrücke (8, 41, 54, 58) gelagert ist und wobei der Schließkörper (9, 9') durch eine der Strömungsrichtung (P) des Gases entgegenwirkende Rückhaltekraft in einer in Strömungsrichtung (P) vor dem Ventilsitz (6) liegenden Offenstellung gehalten ist wenn ein Maximalfluss des Gases nicht überschritten wird und durch einen den Maximalfluss übersteigenden Fluidfluss gegen den Ventilsitz (6) bewegt wird, um einen den Ventilsitz (6) nachgeordneten Bereich (II) des Sicherheitsventils abzuriegeln, wobei die Rückhaltekraft von einer den Führungsbolzen (16, 16') umgebenden Druckfeder (23) aufgebracht wird, die einerseits an einer Stützfläche (24) der Haltebrücke (8, 41, 54, 58) und andererseits an einer Anschlagfläche (25) des Führungsbolzens (16, 16') abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsbolzen (16, 16') einschließlich der Druckfeder (23) von einer mit der Haltebrücke (8, 41, 54, 58) verbundenen Führungshülse (27, 27') umgeben ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Sicherheitsventil zum automatischen Absperren von Gasleitung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 201 16 899 U1 ist ein Strömungswächter zum automatischen Absperren von fluiddurchströmten Leitungen bei einem einen definierten Maximalfluss übersteigenden Fluidfluss bekannt, mit einem einen Strömungskanal begrenzenden, im Inneren einen Ventilsitz aufweisenden Gehäuse und einem in dem Gehäuse angeordneten Schließkörper. Der Schließkörper wird im Normalzustand durch eine Rückhaltekraft in einer in Strömungsrichtung vor dem Ventilsitz liegenden Offenstellung gehalten. Bei einem den definierten Maximalfluss übersteigenden Fluidfluss wird der Schließkörper gegen den Ventilsitz bewegt, um einen dem Ventilsitz strömungstechnisch nachgeordneten Teil des Strömungswächters vom Fluidfluss abzuriegeln. Eine quer zum Strömungskanal durch das Gehäuse geführte, fluiddicht verschließbare Öffnung in einem in Strömungsrichtung gesehen hinter dem Ventilsitz gelegenen Abschnitt des Gehäuses dient zur Erzeugung eines Überdrucks in diesem Gehäuseabschnitt um den Schließkörper wieder in die Offenstellung zu verlagern. Bei diesem Strömungswächter wird ein Führungsbolzen in eine dreibeinige Haltebrücke eingesetzt, die in dem Gehäuse festgelegt ist. Am Führungsbolzen ist ein Ventilkörper befestigt, der umfangsseitig einen Dichtring trägt. Die Rückhaltekraft wird von einer Druckfeder aufgebracht, die sich einerseits an einer Nabe der dreibeinigen Haltebrücke abstützt und andererseits an einem am Führungsbolzen festgelegten Ring anliegt. Zur Veränderung der Vorspannung kann der Ring in drei im Abstand zueinander angeordneten Nuten des Führungsbolzens eingesetzt werden.
Bei einer erhöhten, über einem bestimmten Betrag liegenden Durchflussmenge wird die Rückhaltekraft der Druckfeder überwunden und der Ventilkörper wird gegen den Dichtsitz gedrückt. Übersteigt der Fluidfluss den Maximalfluss nicht, ist die Druckfeder dennoch einer permanenten Dauerbelastung ausgesetzt und befindet sich in Abhängigkeit von den Strömungsschwankungen in kontinuierlicher Bewegung, was sich nachteilig auf die Lebensdauer der Druckfeder auswirken kann. Insbesondere kann eine kontinuierliche Belastung einer grundsätzlich sehr feinfühlig einzustellenden Druckfeder zu einer Veränderung ihrer Federkennwerte führen, so dass der erwünschte Effekt einer exakten automatischen Absperrung bei einem definierten Maximalfluss nicht mit hinreichender Sicherheit gewährleistet werden kann. Nachteilig in diesem Zusammenhang ist, dass die Einstellung der Federvorspannung nur stufenweise über die Verlagerung des Rings den drei Nuten erfolgen kann.
Die Lagerung des Führungsbolzens in der Nabe der Haltebrücke ist vergleichsweise kurz. Grundsätzlich muss eine Nabe eine bestimmte Mindestlänge haben, um eine exakte Führung des Schließkörpers zu ermöglichen. Andererseits wird durch lange Naben die Reibung zwangsweise erhöht. Winkelfehler können nur durch sehr enge Fertigungstoleranzen vermieden werden. Nachteilig ist des Weiteren, dass der Strömungswächter einen Schließkörper mit relativ hoher Masse aufweist, wobei diese Masse abhängig von der Einbaulage unter Umständen auch gegen die Schwerkraft verlagert werden muss. Für ein exaktes Auslöseverhalten ist eine präzise Einstellung der Federvorspannung, abhängig von der räumlichen Lage, erforderlich. In der DE 201 16 899 U1 ist die Haltebrücke durch Verpressen von Material innerhalb des Gehäuses fixiert. Dies muss sehr sorgfältig erfolgen, um auszuschließen, dass aufgrund der hohen Masse des Schließkörpers bei dem sogenannten Falltest Kräfte ausgeübt werden, die zu einer Lockerung der verpressten Bereiche führen können. Eine Lockerung muss in jedem Fall ausgeschlossen werden, da die Funktionsfähigkeit des Strömungswächters nicht mehr gewährleistet werden kann, wenn die Haltebrücke nicht einwandfrei im Gehäuse fixiert ist.
Ein weiterer Nachteil ist, dass das Medium zum Rückstellen des Schließkörpers nicht zwingend das Medium ist, das durch den Strömungswächter strömt. Wenn beim Zurückstellen z.B. Stickstoff oder Sauerstoff in den Gasstrom gelangen, wird der Gasstrom hinsichtlich seiner Zusammensetzung und damit in seiner Qualität verändert. Als unvorteilhaft wird es des Weiteren angesehen, dass die Druckfeder innerhalb des Gasstroms, einschließlich der in den Nuten eingesetzten Ringe offen zugänglich ist, so dass auch nach einer werksseitigen Einstellung und bei der Montage des Strömungswächters Manipulationen an der Federeinstellung möglich sind. Schließlich ist bei der bekannten Ausführungsform des Strömungswächters nicht auszuschließen, dass sich die kontinuierlich von dem Gasstrom umspülte Druckfeder im Laufe einer längeren Betriebszeit aufgrund der im Gasstrom enthaltenen Schmutzpartikel zusetzt, so dass sie nicht hinreichend gestaucht werden kann, was einem Funktionsausfall des Strömungswächters gleichkommen würde.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Sicherheitsventil zum automatischen Absperren von Gasleitungen zu schaffen, bei welchem die Druckfeder vor dem unmittelbaren Gasstrom geschützt platziert und vor Manipulation geschützt ist.
Diese Aufgabe ist bei einem Sicherheitsventil mit den Merkmalen des Schutzanspruchs 1 dadurch gelöst, dass der Führungsbolzen einschließlich der Druckfeder von einer mit der Haltbrücke werksseitig verbundenen Führungshülse umgeben ist. Die Führungshülse kapselt die Druckfeder von dem Gasstrom ab, so dass sich keine Verschmutzungen mehr an der Druckfeder ablagern können. Dadurch wird die einwandfreie Funktionsfähigkeit dieses Bauteils des erfindungsgemäßen Sicherheitsventils gewährleistet. Die exakte Einstellung der Federvorspannung der Druckfeder wird durch eine werksseitige Verbindung der Führungshülse mit der Haltebrücke gewährleistet. Hierzu kann die Führungshülse bis zu einer bestimmten Tiefe in die Haltebrücke eingeführt werden. Die relative Lage der Führungshülse gegenüber der Haltebrücke bestimmt die Vorspannung der Druckfeder. In der gewählten Position können die Haltebrücke und die Führungshülse stoffschlüssig, formschlüssig, kraftschlüssig oder auch klebetechnisch miteinander verbunden sein.
Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn die Führungshülse mit der Haltebrücke verschraubt ist, so dass die Vorspannung der Druckfeder durch die Einschraubtiefe der Führungshülse stufenlos einstellbar ist (Schutzanspruch 2. Durch Verkleben der Gewindepaarung wird nachträglichen Manipulationen vorgebeugt, so dass die einmal gewählte, werksseitig eingestellte Federvorspannung nicht mehr veränderbar ist.
Das Problem einer besonders leichtgängigen Lagerung des Führungsbolzens wird gemäß den Merkmalen des Schutzanspruchs 3 dadurch gelöst, dass dieser sowohl in der Haltebrücke als auch in der Führungshülse gelagert ist. Bei dieser Lagerung handelt es sich um eine Zweipunktlagerung mit zwei im Abstand zueinander angeordneten Lagerstellen, die bei einer exakten Gewindeführung fluchtend zueinander ausgerichtet sind. Die Führungshülse hat damit sowohl die Funktion, die Druckfeder vor Umgebungseinflüssen zu schützen, als auch gleichzeitig eine Lagerungsfunktion. Der Führungsbolzen ist so lang bemessen, dass er auch bei einer Verlagerung des Schließkörpers in eine Verschlussstellung noch innerhalb der Führungshülse gelagert ist, damit eine exakte Orientierung des Schließkörpers gegenüber dem Ventilsitz sichergestellt ist. Innerhalb der Führungshülse kann eine Sackbohrung oder auch eine Durchgangsbohrung zur Aufnahme des Führungsbolzens vorgesehen sein. Aufgrund der geringen Baugröße und der geringen Fertigungstoleranzen ist auch bei einer Durchgangsbohrung nicht mit einem übermäßigen Eintrag von Verschmutzungen in den Bereich der Druckfeder zu rechnen. Grundsätzlich ist es zur vollständigen Kapselung denkbar, bei einer Durchgangsbohrung innerhalb der Führungshülse diese durch eine Kappe oder Kapsel nochmals gegenüber dem Gasstrom abzusperren, um auch einen axialen Eintrag von Verschmutzungen auszuschließen.
Das Problem dass der Schließkörper in Abhängigkeit von den Schwankungen des Fluidflusses in Schwingungen versetzt wird, ist in der Ausführungsform des Schutzanspruchs 4 dadurch gelöst, dass der Schließkörper von einer von Magnetmitteln erzeugten Magnetkraft an der Haltebrücke gehalten ist. Die Magnetmittel sind dabei an der Haltebrücke und/oder an dem Schließkörper angeordnet. Magnetmittel im Sinne der Erfindung sind vorzugsweise Permanentmagnete und von Permanentmagneten angezogene, d.h. magnetische Komponenten. Die Verwendung eines solchen Magnetpartners ist dann erforderlich, wenn der Schließkörper selbst keine oder keine geeigneten magnetischen Bestandteile aufweist. Die Magnetkraft zwischen den Magnetmitteln kann sowohl eine Anziehungskraft als auch eine Abstoßungskraft sein. In jedem Fall ist die Magnetkraft so eingestellt, dass Veränderungen der Durchströmmenge unterhalb des Maximalflusses keine oder zumindest keine erheblichen axialen Bewegungen des Schließkörpers und damit auch keine relevante Stauchung der Druckfeder zur Folge haben. Hierdurch wird die Funktionssicherheit der Feder hinsichtlich ihrer fest eingestellten Kennwerte auch bei langer Betriebsdauer gewährleistet.
Grundsätzlich können die Magnetkräfte zwischen dem Schließkörper und der Haltebrücke jede beliebige räumliche Orientierung einnehmen. Als vorteilhaft wird es angesehen, wenn die Magnetkraft in radialer Richtung zwischen dem Schließkörper und der Haltebrücke wirkt (Schutzanspruch 5). Die Magnete sind in der Offenstellung des Schließkörpers gekapselt und somit gegen Verunreinigungen (z.B. Späne) geschützt.
Insbesondere kann die Haltebrücke gemäß der Ausführungsform des Schutzanspruchs 6 auf ihrer dem Ventilsitz zugewandten Seite eine von dem Führungsbolzen durchsetzte Nabe aufweisen, in welche zumindest auf einem Teilbereich ihres Umfangs ein erstes Magnetmittel angeordnet ist, das mit einem zweiten einem Schaft des Schließkörpers zugeordneten Magnetmittels zusammenwirkt. Insbesondere kann es sich bei dem ersten Magnetmittel um einen Magnetring oder eine Magnetnabe handeln, die das zweite Magnetmittel ebenfalls in Form eines Magnetrings umgibt. Die Magnetringe ziehen sich gegenseitig an und halten den Schließkörper in der Offenstellung bis ein Maximalfluss überschritten wird.
Ein besonders feinfühliges Ansprechverhalten der erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung kann dadurch erreicht werden, dass die Masse des Schließkörpers reduziert wird, so dass der Schließkörper aufgrund seiner Massenträgheit nicht zu einer Verlagerung der Haltebrücke beim Falltest und damit nicht zu einer Beeinträchtigung der Funktionssicherheit führen kann. Demgemäß ist im Rahmen des Schutzanspruchs 7 vorgesehen, dass der Schließkörper aus einer technischen Keramik oder aus einem Metall mit einer Dichte kleiner als 4,51 g/cm³ (Leichtmetall) hergestellt ist. Insbesondere kann der Schließkörper aus Aluminium gefertigt sein. Technische Keramiken eignen sich als Werkstoff zur Herstellung von Schließkörpern, da diese ein geringes spezifisches Gewicht besitzen und somit nur eine geringe Massenträgheit aufweisen. Des Weiteren sind sie hoch temperatur- sowie verschleißfest.
In der Ausführungsform gemäß Schutzanspruch 8 umfasst der Ventilsitz einen in eine Nut des Gehäuses eingebetteten Dichtring, an welchem der Schließkörper in der Schließstellung anliegt. Um den Schließkörper in die Offenstellung zurück zu bringen, sind in die Nut einführbare Mittel zur Verlagerung des Dichtrings vorgesehen. Die Verlagerung des Dichtrings ermöglicht die Herstellung eines Druckausgleichs zwischen den und vor dem Ventilsitz bzw. dem Dichtring liegenden Bereichen durch Umströmen des Schließkörpers. Ist weitgehender Druckausgleich hergestellt, wird der Schließkörper durch die Rückhaltekraft entgegen der Strömungsrichtung zurück in die Offenstellung überführt. Die Mittel zur Verlagerung des Dichtrings bewirken ein Abheben des Dichtrings vom Nutgrund. Vorzugsweise wirken die Verlagerungsmittel daher in radiale Richtung. Um Manipulationen vorzubeugen, sind die Verlagerungsmittel nur mit einem speziellen Werkzeug zu betätigen. Als Werkzeug kann ein Spezialschlüssel mit speziell gestalteten Werkzeugflächen zum Einsatz kommen.
Gemäß Schutzanspruch 9 handelt es sich bei den Verlagerungsmitteln um einen Lüftungsstift zum Abheben des Dichtrings vom Nutgrund. Der Lüftungsstift ist gegenüber der Umwelt abgedichtet im Gehäuse der Sicherheitseinrichtung gelagert. In der Ausgangsstellung greift der Lüftungsstift nicht in die Nut ein und wird durch den Innendruck des Sicherheitsventils mittelbar über den Dichtring nach außen gedrückt. Zusätzlich ist gemäß den Merkmalen des Schutzanspruchs 10 vorgesehen, dass dem Lüftungsstift eine Rückstellfeder zugeordnet ist, die auch nach dem Einführen des Lüftungsstifts in den Nutzwischenraum die Rückführung des Lüftungsstifts in eine Ausgangslage sicherstellt. An dem Lüftungsstift kann ein Anschlag vorgesehen sein, um sicherzustellen, dass der Lüftungsstift nicht über eine maximale Eindringtiefe hinaus in den Nutraum eingeführt werden kann. Des Weiteren ist der Lüftungsstift gegenüber der Umwelt abgedichtet, so dass weder von außen Gas in die Gasleitung eindringen, noch aus dem Sicherheitsventil austreten kann. Bei dieser Ausführungsform ist es möglich, das Sicherheitsventil zurückzusetzen, ohne dass sich die Zusammensetzung des Gasstroms ändert und ohne dass die Umwelt belastet wird.
Der Druckausgleich zwischen den vor und hinter dem Ventilsitz liegenden Bereichen kann dadurch beschleunigt werden, dass auf der der Strömungs richtung abgewandten Seite der Nut im Bereich der Mittel zur Verlagerung des Dichtrings eine Überströmtasche an der Nutwand ausgebildet ist (Schutzanspruch 11). Diese Überströmtasche ermöglicht es, dass der radial nach innen verlagerte Umfangsbereich des Dichtrings bereits von dem Fluidstrom hinterströmt wird, ohne dass der Dichtring vollständig aus der Nut gedrückt werden müsste. Die Überströmtasche kann auch derart ausgebildet sein, dass sich der Dichtring durch das Abheben vom Nutgrund in axiale Richtung vom Schließkörper abhebend in die Überströmtasche verlagert, so dass das Fluid zwischen dem Dichtring und dem Ventilkörper durchströmen kann. Die Überströmtasche kann sichelförmig ausgebildet sein.
In der Ausführungsform des Schutzanspruchs 12 ist vorgesehen, dass an dem Schließkörper Magnetmittel befestigt sind, durch welche der Schließkörper bei Einprägung eines gehäuseexternen Magnetfelds in eine Offenstellung überführbar ist. Das außerhalb des Gehäuses erzeugte Magnetfeld wirkt mit Magnetmitteln des Schließkörpers zusammen. Dies können z.B. die gleichen Magnetmittel sein, die dafür vorgesehen sind, den Schließkörper an der Haltebrücke zu fixieren.
Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn ein Sicherheitsventil, insbesondere das erfindungsgemäße Sicherheitsventil nicht nur die Funktion eines Gasströmungswächters erfüllt, der bei Übersteigen eines Maximalflusses schließt, sondern zusätzlich in Baueinheit eine thermische Sicherung für eine Gasleitung ist. Im Stand der Technik sind bereits Sicherheitsventile bekannt, bei denen in einer ersten Baueinheit ein Gasströmungswächter an einem ersten Ventilsitz vorgesehen ist und in einer zweiten Baueinheit mit separatem Ventilsitz eine thermische Sicherung ausgebildet ist. Hierbei sind grundsätzlich zwei unterschiedliche Ventilsitze in unterschiedlichen Längenabschnitten eines Gehäuses vorgesehen. Eine Lösung, bei welcher ein einziger Ventilsitz sowohl zum Absperren von Gasleitungen bei Überschreiten eines Maximalflusses als auch bei Überschreiten einer bestimmten Temperatur dient, ist nicht bekannt. In der erfindungsgemäßen Weiterbildung der Sicherheitseinrichtung gemäß Schutzanspruch 13 ist daher vorgesehen, dass zusätzlich zu der ersten Druckfeder eine an der Haltebrücke gelagerte Auslösefeder vorgesehen ist, die bei Überschreiten einer Auslösetemperatur durch Erschmelzen einer eutektischen Lotlegierung freigegeben wird und eine Verlagerung des Schließkörpers gegen den Ventilsitz bewirkt. Bei dieser Ausführungsform sind ein Gastströmungswächter und eine thermische Auslöseeinheit in einer einzigen Baugruppe vereint. Diese Baugruppe ist extrem leicht und erfordert nur sehr wenig Bauraum. Anders als zwei im Abstand zueinander angeordnete Absperreinrichtungen kann ein Gehäuse einer derart gestalteten Sicherheitseinrichtung kürzer gestaltet sein. Bei geringerem Materialeinsatz und gleich bleibendem Bauvolumen kann dadurch ein Sicherheitsventil mit erweiterter Funktionalität bereitgestellt werden.
Es gibt mehrere konstruktive Möglichkeiten, die thermische Auslösung zu realisieren. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Schutzansprüche 14 bis 21. Gemäß der Ausführungsform des Schutzanspruchs 14 ist die Auslösefeder eine Schraubendruckfeder, die in einer Bereitschaftsstellung einerseits an der Haltebrücke und andererseits an einer mit der Haltebrücke verlöteten Auslösehülse abgestützt ist, die in Richtung auf den Schließkörper verlagerbar ist. Beim Schmelzen der eutektischen Lotlegierung wird die Auslösehülse freigegeben und wird durch die Federkraft der Schraubendruckfeder gegen den Schließkörper gedrückt. Dadurch wird der Schließkörper gegen den Ventilsitz gedrängt und das Sicherheitsventil sperrt die Gasleitung ab.
In vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Auslösefeder im Winkel zur Druckfeder angeordnet ist, wobei die Mittellängsachse der Auslösefeder die Mittellängsachse des Gehäuses bzw. der Druckfeder schneidet (Schutzanspruch 15). Die Mittellängsachsen schneiden sich vorzugsweise im Bereich der Mittelquerebene des Ventilsitzes. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Krafteinleitung durch die Auslösefeder möglichst zentral erfolgt, um ein Abwinkeln des Schließkörpers zu vermeiden.
Die Auslösfeder kann unmittelbar gegen die Haltebrücke abgestützt sein oder aber auch gegen eine in die Haltebrücke eingeschraubte Einschraubhülse, durch welche die Vorspannung der Auslösefeder einstellbar ist (Schutzanspruch 16). Um Manipulationen zu vermeiden, kann die Einschraubhülse werksseitig mit der Haltebrücke verklebt sein.
Im Rahmen des Schutzanspruchs 17 ist vorgesehen, dass die Auslösefeder eine Schraubendruckfeder ist, die einerseits an der Haltebrücke und andererseits zumindest mittelbar an einem in dem Gehäuse fixierten Stützkörper abgestützt ist, wobei die Haltebrücke mittels der eutektischen Lotlegierung an dem Stützkörper gehalten ist und bei Erschmelzung der Lotlegierung durch die Auslösefeder von dem Stützkörper weggedrückt wird. Dadurch wird der Schließkörper gegen den Ventilsitz verlagert. Diese Variante ermöglicht die Verwendung einer zentralen Auslösefeder, die eine optimale Kraftanleitung in die Haltebrücke und damit mittelbar in den Schließkörper gewährleistet. Das Risiko von Verkantungen des Schließkörpers gegenüber dem Ventilsitz ist bei dieser Krafteinleitungsrichtung minimal. Das besondere bei dieser Ausführungsform ist, dass nicht nur der Schließkörper, sondern die gesamte Haltebrücke einschließlich des Schließkörpers gegen den Ventilsitz verlagert wird. Das gegenüber dem Gehäuse des Sicherheitsventils feststehende Bauteil ist der Stützkörper, der insbesondere schraubtechnisch innerhalb des Gehäuses befestigt ist. Der Stützkörper ist sowohl in axialer als auch in radialer Richtung fluiddurchlässig und weist vorzugsweise einen den Strömungspfad durchsetzenden Brückenabschnitt auf, an dem die Haltebrücke über die Auslösefeder abgestützt ist. Die Haltebrücke ist selbstverständlich ebenfalls fluiddurchlässig und ist mit ihren Haltebeinen über die eutektische Lotlegierung mit einem Einschraubbund des Stützkörpers verlötet. Bei dieser Ausführungsform befindet sich die eutektische Lotlegierung nicht zentral innerhalb des Strömungspfads, sondern ist nah an der Gehäusewand angeordnet, so dass ein äußerer Temperaturanstieg unmittelbar über die Gehäusewand und den Einschraubbund auf die eutektische Lotlegierung wirkt. Das heißt, dass eine derart gestaltete Sicherheitseinrichtung ein sehr gutes Ansprechverhalten bei thermischer Beanspruchung besitzt.
Als zweckmäßig wird es angesehen, wenn die Stützbeine der Haltebrücke radial gegenüberliegend angeordnet sind, so dass sich eine im Querschnitt U-förmig konfigurierte Haltebrücke ergibt. Der Brückenabschnitt des Stützkörpers ist vorzugsweise ein Radialsteg, der sich quer über den Einschraubbund erstreckt. Um eine exakte Führung der Haltebrücke bei thermisch bedingter Auslösung zu ermöglichen, ist es im Rahmen des Schutzanspruchs 18 vorgesehen, dass die Führungshülse den Brückenabschnitt des Stützkörpers in axialer Richtung durchsetzt und bei axialer Verlagerung in dem Brückenabschnitt geführt ist. Die Führungshülse ist entsprechend lang gestaltet, so dass sich auch bei Verlagerung der Haltebrücke in die Verriegelungsstellung eine zentrale Lagerung zwischen Führungshülse und Brückenabschnitt zusätzlich zu der randseitigen Lagerung durch die Stützbeine ergibt. Die Führungshülse hat damit eine doppelte Lagerungsfunktion. Im Inneren dient sie zur Führung des Führungsbolzens bei strömungsbedingter Auslösung. Gleichzeitig dient sie mit ihrer Außenfläche zur Führung der Haltebrücke bei thermisch bedingter Auslösung.
Eine weitere Ausführungsform einer Sicherheitseinrichtung mit thermischer Auslöseeinheit ist Gegenstand des Schutzanspruchs 19. Bei dieser Variante ist die Auslösefeder eine Zugfeder, die einerseits an der Haltebrücke und andererseits an einem Stützkörper befestigt ist, wobei der Stützkörper mittels der eutektischen Lotlegierung an der Haltebrücke gehalten ist und bei Erschmelzen der Lotlegierung durch die Auslösefeder gegen die Haltebrücke gezogen wird. Dabei drückt der Stützkörper auf den Führungsbolzen und verlagert dadurch den Schließkörper gegen den Ventilsitz. Anders als bei der Verwendung einer Druckfeder ist bei dieser Ausführungsform die Haltebrücke im Gehäuse des Sicherheitsventils fixiert. Die Zugfeder ist in vorteilhafter Weise zentrisch angeordnet und umgibt die Führungshülse. Dadurch wird die Zugfeder geführt und es ist gewährleistet, dass die Auslösekraft zentral in den Führungsbolzen eingeleitet wird, so dass dieser nicht verkanten kann. Auch bei dieser Variante ist es von Vorteil, dass die eutektische Lotlegierung nicht zentral innerhalb des Fluidflusses, sondern radial außen am Einschraubbund der Haltebrücke platziert sein kann, wobei der Einschraubbund gleichzeitig zur Führung des Stützkörpers innerhalb der Haltebrücke dienen kann.
Grundsätzlich ist es bei den erfindungsgemäßen Sicherheitsventilen mit thermischer Auslösefunktion zweckmäßig, die Federkraft der Auslösefeder größer zu bemessen als die Federkraft der Druckfeder, die zum Abriegeln bei Überschreiten eines Maximalflusses dient (Schutzanspruch 20). Dadurch wird es möglich, den Schließkörper auch gegen die Rückstellkraft der Druckfeder so stark gegen den Ventilsitz zu pressen, dass der Dichtring des Ventilsitzes anders als bei der Strömungswächterfunktion verformt wird. Durch die Verformung gelangt der Schließkörper mit seiner konisch ausgeführten Außenfläche an einer ebenfalls konisch gestalteten Anlagefläche des Ventilsitzes dichtend zur Anlage. Bei thermisch bedingter Auslösung erfolgt die Abdichtung somit nicht allein durch die Anlage des Schließkörpers an dem Dichtring, sondern durch Kontakt der Außenfläche des Schließkörpers mit einer entsprechend gestalteten Anlagefläche des Ventilsitzes. Dadurch ist sichergestellt, dass auch bei hohen Temperaturen, die zur Zerstörung des Dichtrings führen können, kein Gas in den vom Sicherheitsventil abgesperrten Bereich gelangen kann. Um eine Funktion als Gasströmungswächter und auch als thermische Auslöseeinheit sicherzustellen, ist es daher wichtig, die Federkraft der Druckfeder kleiner zu bemessen als die Federkraft der Auslösefeder, da bei einer Auslösung wegen Überschreiten eines Maximalflusses nur der Kontakt des Schließkörpers mit dem Dichtring gewünscht ist und nicht mit der konischen Anlagefläche. Nur wenn der Kontakt ausschließlich mit dem Dichtring besteht, ist ein Druckausgleich der vor und hinter dem Schließkörper liegenden Bereiche möglich.
Alle Bauteile der erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung sind vorzugsweise korrosionsfest und brandstabil, wobei im Brandfall bei verbranntem Dichtring eine metallische Abdichtung zwischen dem Schließkörper und der Anlagefläche des Ventilsitzes gegeben ist. Durch strömungsgünstige Gestaltung der Bauteile des Sicherheitsventils und durch Aufweitung des den Schließkörper umgebenden Strömungskanals innerhalb des Gehäuses entstehen nur geringe Druckverluste. Die Haltebrücke bzw. der Stützkörper sind vorzugsweise in das Gehäuse geschraubt, wodurch das Sicherheitsventil extrem stoß- und schlagfest ist. Dies wird nicht zuletzt durch die exakte Führung des Schließkörpers im Rahmen einer Zweipunktlagerung des Führungsbolzens in der Haltebrücke und zusätzlich der Führungshülse erreicht. Das komplett geschlossene Federsystem verhindert eine Beeinträchtigung der Funktionskomponenten durch Verschmutzungen. Gleichzeitig ist eine endgültige werksseitige Justierung und Einstellung der Federkräfte möglich, ohne dass die Möglichkeit besteht, diese nachträglich zerstörungsfrei zu manipulieren. Die Verwendung von Schließkörpern aus Keramik ermöglichen ein schnelles Ansprechverhalten. Keramische Werkstoffe sind absolut brandstabil und korrosionsfest. Die Verwendung von Magnetmitteln ermöglicht eine dauerhafte exakte Einhaltung der Federkennwerte und minimale Beanspruchung der Druckfeder. In der Platz sparenden Erweiterung des Sicherheitsventils mit einer thermisch aktivierbaren Auslösefeder, die bei Erreichen von mehr als 100°C automatisch die Gasleitung absperrt, wird eine Bauraum sparende und günstig herzustellende Lösung bereitgestellt, die bei sehr einfachem Aufbau sowohl die Funktionsweise eines Gasströmungswächters als auch einer thermischen Gerätesicherung vereint.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
1 einen vertikalen Längsschnitt durch ein in eine Gasleitung eingegliedertes Gehäuse eines Sicherheitsventils;
2 eine vergrößerte Detaildarstellung der 1;
3 einen Ausschnitt der 2 in vergrößerter Darstellung;
4 eine Ansicht der Haltebrücke aus Richtung des Pfeils IV in 2;
5 das Sicherheitsventil der 1 in Blickrichtung des Pfeils V der 1 im Teilschnitt;
6 einen vergrößerten Ausschnitt der 1 im Bereich des Dichtrings;
7 eine Ausführungsform des Sicherheitsventils mit zusätzlicher thermischer Auslösefunktion im vertikalen Längsschnitt durch das Gehäuse;
8 das Sicherheitsventil der 7 in Blickrichtung des Pfeils VIII der 7 im Teilschnitt;
9 in vergrößerter Darstellung die in das Gehäuse der 8 eingeschraubten Funktionskomponenten des Sicherheitsventils;
10 die Funktionskomponenten der 9 nach thermisch bedingter Auslösung;
11 eine perspektivische Darstellung eines Stützkörpers;
12 eine Ausführungsform des Sicherheitsventils mit zusätzlicher thermischer Auslösefunktion in der Darstellungsweise der 9 in einer weiteren Variante;
13 eine weitere Variante eines Sicherheitsventils mit thermischer Auslösefunktion im Längsschnitt;
14 die Variante der 13 nach thermisch bedingter Auslösung;
15 eine Darstellung des Sicherheitsventils aus Richtung des Pfeils XV gemäß 14;
16 und 17 eine weitere Variante eines Sicherheitsventils mit zusätzlicher thermischer Auslösefunktion zum einen in der Bereitschaftsposition und zum anderen in einer Verriegelungsstellung nach thermischer Aktivierung und
18 eine Darstellung des Sicherheitsventils der 16 und 17 aus Blickrichtung des Pfeils XVIII in 16.
1 zeigt ein Sicherheitsventil 1, das in eine schematisch angedeutete Gasleitung 2 oder Armatur in nicht näher dargestellter Weise eingeschraubt ist. Hierzu besitzt das Sicherheitsventil 1 ein Gehäuse 3 mit endseitigen Gewindeanschlüssen 4, 5. Die Strömungsrichtung des Gases ist mit den Pfeilen P gekennzeichnet. In dem Gehäuse befindet sich ein Ventilsitz 6 mit einem Dichtring 7, der in eine umlaufende Nut des Gehäuses 3 eingesetzt ist. In Strömungsrichtung vor dem Ventilsitz ist in das Gehäuse eine Haltebrücke 8 eingeschraubt, die einen gegenüber der Haltebrücke 8 relativ verlagerbaren Schließkörper 9 aufnimmt. Der Schließkörper 9 ist in Richtung des Ventilsitzes 6 verlagerbar und ermöglicht bei Überschreiten eines Maximalflusses ein Absperren der Gasleitung 2. Der Schließkörper 9 ist in zwei Positionen dargestellt. In der in der Bildebene linken Position befindet sich der Schließkörper 9 in der Offenstellung, so dass das Gas den Schließkörper 9 gemäß der eingezeichneten Pfeile P umspült und den Ventilsitz 6 passieren kann. Übersteigt der Fluidfluss einen Maximalwert, wird der Schließkörper 9 in die in der Bildebene rechte Position verlagert, so dass der Schließkörper 9 an dem Dichtring 7 des Ventilsitzes 6 anliegt. In dem Gehäuse ist im Bereich des Schließkörpers 9 eine umlaufende Aussparung 10 ausgebildet, die ein Umströmen des Schließkörpers 9 in der Offenstellung ermöglicht, ohne dass hierbei relevante Druckverluste auftreten.
Der nähere Aufbau der Haltebrücke 8 und des Schließkörpers 9 wird anhand der 2 bis 4 erläutert. Die Haltebrücke 8 besitzt einen Ringabschnitt 11, der mit einem Außengewinde 12 versehen ist, so dass die Haltebrücke in das korrespondierende Innengewinde des Gehäuses 3 eingeschraubt werden kann. Die Einschraubtiefe ist durch einen kragenartigen außen umlaufenden Anschlag 13 begrenzt und definiert. Von dem Ringabschnitt 11 erstrecken sich drei Stützbeine 14 ins Zentrum des Ringabschnitts (4) und bilden dort eine zentrale Nabenanordnung 15. Die Nabenanordnung 15 dient zur Aufnahme eines Führungsbolzens 16, der eine zentrale Führungsbohrung 17 durchsetzt (3). Der Führungsbolzen 16 ist mit dem in diesem Ausführungsbeispiel tellerförmig konfigurierten Schließkörper 9 verbunden. Hierzu greift der Führungsbolzen 16 auf der dem Ventilsitz 6 abgewandten Seite des Schließkörpers 9 in eine zentrale Sackbohrung 18 ein und ist innerhalb der Sackbohrung 18 mit dem Schließkörper 9 verklebt. Die Sackbohrung 18 ist Bestandteil einer Nabe 19, auf der außenseitig ein Magnetring 20 fixiert ist. Der Magnetring 20 ist unter Ausbildung eines Luftspalts von einem äußeren Magnetring 21 umgeben, der an der Innenseite einer Nabe 22 der Nabenanordnung 15 fixiert ist. Die Magnetringe 20, 21 ziehen sich gegenseitig an und wirken einer gegenseitigen axialen Verschiebung durch Magnetkräfte entgegen. Dadurch ist der Schließkörper 9 grundsätzlich so lange an der Haltebrücke 8 gehalten bis die Magnetkräfte zwischen den Magnetringen 20, 21 überwunden sind.
2 zeigt, dass auf der den Magnetringen 20, 21 abgewandten Seite der Nabenanordnung 15 eine den Führungsbolzen 16 umgebende Druckfeder 23 angeordnet ist. Die Druckfeder 23 ist einerseits an einer die Führungsbohrung 17 umgebende axialen Stützfläche 24 abgestützt und andererseits an einer Anschlagfläche 25 des Führungsbolzens 16, die durch einen an dem Führungsbolzen 16 in einer Nut befestigten Ring 26 gebildet ist. Das über den Ring 26 hinausragende Ende des Führungsbolzens 16 ist in einer Führungshülse 27 gelagert. Die Führungshülse besitzt hierzu eine zentrale Führungsbohrung 28. 2 zeigt den Führungsbolzen 16 in zwei unterschiedlichen Positionen. Bei ungestauchter Druckfeder 23 ragt der Führungsbolzen 16 aus dem hinteren Ende der Führungshülse 27 heraus. Wenn der Schließkörper 9 in die Verschlussstellung verlagert wird, gleitet der Führungsbolzen 16 durch die Führungshülse 27 in die zweite dargestellte Position. Die Länge des Führungsbolzens 16 ist so bemessen, dass sowohl in der Offenstellung als auch in der Schließstellung eine axiale Führung innerhalb der Führungshülse 27 gegeben ist.
Die Führungshülse 27 ist über ein Außengewinde in einen Gewindestutzen 29 der Nabenanordnung 15 eingeschraubt. Über die Einschraubtiefe der Führungshülse 27 kann die Federvorspannung der Druckfeder 23 feinfühlig eingestellt werden. Die Druckfeder 23 ist umfangsseitig vollständig von dem Gasstrom abgekapselt. Minimale Gasmengen könnten lediglich durch den zwischen dem Führungsbolzen 16 und der Führungsbohrung 28 in der Führungshülse 27 verbleibenden Spalt in den Innenraum der Führungshülse 27 gelangen. Die Einstellung der zylindrisch gestalteten Führungshülse 27 erfolgt über parallel zueinander ausgerichtete Werkzeugflächen 30 (4).
Anhand der 5 und 6 wird erläutert, wie bei dem erfindungsgemäßen Sicherheitsventil eine Rücksetzung des Schließkörpers 9 in eine Offenstellung ermöglicht wird. 6 zeigt in vergrößerter Längsschnittdarstellung den in der Nut 31 gelagerten umlaufenden Dichtring 7 in seiner Grundposition. Der Dichtring 7 ist durch einen Lüftungsstift 32 in die mit unterbrochener Linie eingezeichnete Position verlagerbar. Der Lüftungsstift 32 ist in eine Radialbohrung eingesetzt, die in den Nutgrund 33 mündet. Durch Verlagerung des Lüftungsstifts 32 radial nach innen, d.h. in Richtung auf den Dichtring 7 wird dieser vom Nutgrund 33 abgehoben und in die mit unterbrochener Linie eingezeichnete Position verschoben. Diese geringfügige Verlagerung reicht aus, um einen Druckausgleich zwischen dem vor dem Ventilsitz 6 liegenden Bereich 1 und dem hinter dem Ventilsitz 6 liegenden Bereich II zu schaffen, wobei davon ausgegangen wird, dass in dem vor dem Ventilsitz 6 liegenden Bereich 1 ein größerer Druck herrscht als in dem hinteren Bereich II. Durch Abgleichung der Drücke kann die Druckfeder 23 den Schließkörper 9 wieder in die Offenstellung verlagern, so dass die Gasleitung durchgängig ist.
Der Lüftungsstift 32 ist mit einem Kopf 34 versehen, der als Anschlag dient. Der Kopf 34 ist von einer den Schaft des Lüftungsstifts 23 umgebenden Rückstellfeder 35 federbelastet, so dass bei Nachlassen des von außen manuell aufgebrachten Drucks eine automatische Rückführung des Lüftungsstifts 32 in die dargestellte Ausgangsposition erfolgt. An den Kopf 34 des Lüftungsstifts 32 schließt sich eine Dichtscheibe 36 an, so dass kein Gas aus dem Sicherheitsventil entweichen kann. Die Dichtscheibe 36 ist über eine Schraubsicherung 37 gehalten. Die Schraubsicherung 37 steht nicht über den Außenumfang des Gehäuses 3 vor.
5 zeigt, dass im Bereich des Lüftungsstifts 32 eine Überströmtasche 38 ausgebildet ist. Die Überströmtasche 38 erstreckt sich beiderseits des Lüftungsstifts 32 und ist im Querschnitt sichelförmig konfiguriert. Die Überströmtasche 38 erweitert bereichsweise die hintere Nutwand 39, die in ihrer axialen Erstreckung ungefähr dem Durchmesser des Dichtrings 7 entspricht. Die maximale radiale Tiefe der Überströmtasche 38 entspricht ungefähr der halben Tiefe der Nutwand 39. Der Dichtring 7 kann beim Überströmen des Gases in die Überströmtasche 38 ausweichen.
7 zeigt eine zweite Ausführungsform eines Sicherheitsventils 40. Das Gehäuse unterscheidet sich dabei nicht von der ersten Ausführungsform. Der Unterschied liegt in der zusätzlichen Funktion des Sicherheitsventils als thermische Auslöseeinheit. Bei diesem Sicherheitsventil ist die Haltebrücke 41 nicht unmittelbar mit dem Gehäuse 3 verschraubt, sondern ist in einen Stützkörper 42 mittels einer eutektischen Lotlegierung fixiert. Der Stützkörper 42 ist wie bei der ersten Ausführungsform mit einem Außengewinde versehen und mittels dieses Außengewindes in das Gehäuse 3 eingeschraubt. Aus den 8 und 11 ist erkennbar, dass der Stützkörper einen mit einem Außengewinde versehenen, relativ schmalen Ringabschnitt 43 aufweist. An diesen Ringabschnitt 43 ist gewissermaßen in U-förmiger Konfiguration ein Brückenabschnitt 44 konstanter Breite einstückig angeschlossen, der eine zentrale Bohrung 45 aufweist. In Höhe des Brückenabschnitts 44 ist wiederum ein radial nach außen vorstehender Anschlag 46 ausgebildet, der zur Begrenzung und Definierung der Einschraubtiefe des Stützkörpers 42 dient. Der L-förmig konfigurierte Brückenabschnitt 44 gliedert sich in einen, die Bohrung 45 tragenden Radialsteg 47 und sich hieran anschließende, in Richtung des Ringabschnitts 43 weisenden Axialstege 48. Die Haltebrücke 41 greift zwischen diese Axialstege 48 und ist ebenfalls im Querschnitt U-förmig konfiguriert. Auch die Haltebrücke 41 besitzt Axialstege 49, die in der Einbauposition, wie sie in den 7 und 9 dargestellt ist, in Richtung auf den Radialsteg 47 des Brückenabschnitts 44 weisen und den Radialsteg 47 kontaktieren. Die Axialstege 48, 49 der Haltebrücke 41 und des Stützkörpers 42 sind zueinander fluchtend ausgerichtet, so dass sich ein sehr geringer Strömungswiderstand innerhalb des Sicherheitsventils 40 ergibt. In der Darstellung der 8 ist daher nur der Radialsteg 47 des Brückenabschnitts 44 des Stützkörpers 42 erkennbar. Die Funktionsweise des Sicherheitsventils 40 wird nachfolgend anhand der 9 und 10 erläutert. Aus 9 ist erkennbar, dass die mittels einer eutektischen Lotlegierung an dem Stützkörper 42 befestigte Haltebrücke 41 zum einen mit den aus den vorherigen Ausführungsformen bekannten Komponenten eines Gasströmungswächters ausgestattet ist. Insbesondere ist dabei die Führungshülse 27 zu erwähnen, welche die Bohrung 45 in dem Radialsteg 47 durchsetzt. 9 zeigt den Schließkörper 9 in zwei unterschiedlichen Positionen: Zum einen in der Ausgangsposition und zum anderen bei einer Auslösung des Sicherheitsventils 40 aufgrund Überschreitens eines Maximalflusses. Zusätzlich ist eine Auslösefeder 50 in Form einer Schraubendruckfeder vorgesehen, die zwischen der Haltebrücke 41 und dem Brückenabschnitt 44 verspannt ist. Die Auslösefeder 50 umgibt die Führungshülse 27 und ist an dem Gewindestutzen 29 der Nabenanordnung 15 zentriert. Überschreitet die Außentemperatur eine Temperaturschwelle von z.B. 100° C, schmilzt die eutektische Lotlegierung und die Haltebrücke 41 wird freigegeben. Dadurch kann die Auslösefeder 50 die Haltebrücke 41 von dem feststehenden Stützkörper 42 in axiale Richtung wegdrücken und die Haltebrücke 41 einschließlich des Schließkörpers 9 gegen den nicht näher dargestellten Ventilsitz drücken. Hierbei wird die Haltebrücke 41 einerseits durch ihre Axialstege 49 in den Axialstegen 48 des Stützkörpers 42 und andererseits durch die Führungshülse 27 in der Bohrung 45 des Stützkörpers 42 zentral geführt. Durch die Funktion der Führungshülse 27 als Führungsmittel innerhalb des Stützkörpers 42 wird deutlich, warum die Führungshülse 27 eine bestimmte Mindestlänge haben muss, nämlich um sicherzustellen, dass auch bei geschlossenem Ventilsitz eine exakte Lageorientierung des Schließkörpers 9 gegeben ist.
Im Unterschied zu der Ausführungsform der 1 und 2 fällt auf, dass der tellerförmige Schließkörper 9 eine größere Dicke und zudem konisch gestaltete Außenflächen 51 besitzt. Der Hintergrund ist, dass die Federkraft der Auslösefeder 50 wesentlich größer ist als die Federkraft der innerhalb der Führungshülse 27 angeordneten Druckfeder 23, so dass der tellerförmige Schließkörper 9 grundsätzlich stabiler ausgeführt sein muss. Wesentlich ist allerdings, dass die Außenflächen 51 im Bereich des Ventilsitzes 6 nicht nur mit dem Dichtring 7 in Kontakt treten, sondern vielmehr unmittelbar mit der radialen inneren Anlagefläche 62 des Gehäuses 3, die ebenfalls konisch ausgestaltet ist. Der Konus ist so gewählt, dass eine Selbsthemmung erfolgt, wenn der Stützkörper 9' mit hinreichender Kraft in den Ventilsitz 6 gepresst wird.
Die Ausführungsform der 12 unterscheidet sich von derjenigen der 7 bis 10 lediglich dadurch, dass die Führungshülse 27 zusätzlich von einer Kapsel 52 umgeben ist, die sich ebenfalls durch die Bohrung 45 im Brückenabschnitt 44 des Stützkörpers 42 erstreckt. Die Kapsel 52 kann einerseits zum Schutz des Führungsbolzen 16 sowie der Druckfeder 23 dienen und kann zum anderen zur verbesserten Führung der Haltebrücke 41 innerhalb des Brückenabschnitts 44 beitragen.
Die Ausführungsformen der 13 bis 15 unterscheidet von derjenigen der 7 bis 12 dadurch, dass anstelle einer Auslösefeder 50, die eine Druckkraft ausübt, nunmehr eine Auslösefeder 53 zum Einsatz kommt, die eine Zugkraft ausübt. Bei dieser Variante ist daher die Haltebrücke 54, wie bei der Ausführungsform der 1 bis 6, wiederum unmittelbar in das nicht näher dargestellte Gehäuse eingeschraubt. Die Haltebrücke 54 entspricht in ihrem prinzipiellen Aufbau der Ausführungsform der 1 bis 6 mit dem Unterschied, dass anstelle von drei Stützbeinen 14 nunmehr eine Brückenanordnung mit nur zwei Stützbeinen vorgesehen ist. Die übrigen Komponenten, einschließlich der Führungshülse 27 sind identisch angeordnet. Der Unterschied besteht weiterhin darin, dass die Auslösefeder 53 einerseits an dem Gewindestutzen 29 befestigt ist und andererseits an einem Fixierstück 55 eines brückenartigen Stützkörpers 56. Die Auslösefeder 53 ist wiederum konzentrisch zu der Führungshülse 27' angeordnet. Der Führungsbolzen 16' ragt im Unterschied zu den vorherigen Ausführungsformen deutlich weiter aus dem Ende der Führungshülse 27 hervor und kontaktiert das Fixierstück 55 an dem Stützkörper 56. Der Führungsbolzen 16 liegt hierzu in einer zentralen Mulde des Fixierstücks 55 an. Der Stützkörper 56 ist wie ein Bügel konfiguriert, wobei die Enden des Bügels wiederum über eine eutektische Lotlegierung 57 mit der Haltebrücke 54 im Bereich ihres Ringabschnitts verlötet sind. Schmilzt die eutektische Lotlegierung 57, zieht die Auslösefeder 53 den Stützkörper 56 und damit das Fixierstück 55 in Richtung auf die Führungshülse 27'. Dadurch wird der Führungsbolzen 16' in die Führungshülse 27' hineingedrückt, so dass der Schließkörper 9' gemäß 14 an den nicht näher dargestellten Ventilsitz gedrückt wird. Auch bei dieser Ausführungsform ist innerhalb der Führungshülse 27' eine nicht näher dargestellte Druckfeder angeordnet, die bei Überschreiten eines Maximalflusses den Schließkörper 9' in die in 13 dargestellte ausgefahrene Position verlagert. Die Darstellung der 15 zeigt, dass der bügelförmige Stützkörper 56 im rechten Winkel zu den Stützbeinen 14' der Haltebrücke 54 angeordnet ist.
Schließlich zeigen die 16 bis 18 eine Ausführungsform einer Haltebrücke 58 mit zwei diametral angeordneten Stützbeinen 14", 14"' (18). Im Inneren des breiter bemessenen Stützbeins 14"' ist eine Auslösefeder 59 angeordnet. Die Auslösefeder 59 ist im Winkel zur Mittellängsachse MLA der Druckfeder 23 angeordnet, so dass die Federkraft der Auslösefeder 49 möglichst zentral auf den Schließkörper 9' wirkt. 16 zeigt die bereits mehrfach erläuterte Funktionsweise dieses Sicherheitsventils bei Überschreiten eines Maximalflusses, wobei der Schließköper 9' von einer Offenstellung in eine Schließstellung verlagert wird. Neu ist die Anordnung der Auslösefeder 59 als thermische Auslöseeinheit. Die Auslösefeder 59 ist einerseits gegen eine Einschraubhülse 60 abgestützt, die schräg entsprechend der die Auslösefeder 59 aufnehmenden Bohrung in die Haltebrücke 58 eingeschraubt und dort klebetechnisch fixiert ist. Andererseits befindet sich die Auslösefeder 59 in der Bereitschaftsstellung in einer in dem Stützbein 14"' angeordneten Auslösehülse 61, die in der Haltebrücke 58 mittels einer eutektischen Lotlegierung fixiert ist. Die Auslösehülse 61 steht in der Bereitschaftsstellung nicht über die dem Schließkörper 9 zugewandte Stirnseite des Stützbeins 14"' vor und wird erst bei thermisch bedingter Auslösung aus dem Stützbein 14"' herausgedrückt. Die Spitze der Auslösehülse 61 ist abgerundet. Die Auslösehülse 61 ist so lang bemessen, dass auch bei thermisch bedingter Auslösung eine exakte Führung der Auslösehülse 61 in der Bohrung im Stützbein 14"' gewährleistet ist.

Bezugszeichenaufstelluna:

1: Sicherheitsventil
2: Gasleitung
3: Gehäuse v. 1
4: Gewindeanschluss
5: Gewindeanschluss
6: Ventilsitz
7: Dichtring
8: Haltebrücke
9: Schließkörper
9': Schließkörper
10: Aussparung in 3
11: Ringabschnitt
12: Außengewinde v. 11
13: Anschlag
14: Stützbein
14': Stützbein
14": Stützbein
14"': Stützbein
15: Nabenanordnung
16: Führungsbolzen
16': Führungsbolzen
17: Führungsbohrung
18: Sackbohrung
19: Nabe
20: Magnetring an 19
21: Magnetring in 22
22: Nabe
23: Druckfeder
24: Stützfläche
25: Anschlagfläche
26: Ring
27: Führungshülse
27': Führungshülse
28: Führungsbohrung in 27, 27'
29: Gewindestutzen an 8
30: Werkzeugfläche an 27
31: Nut
32: Lüftungsstift
33: Nutgrund
34: Kopf v. 32
35: Rückstellfeder
36: Dichtscheibe
37: Schraubsicherung
38: Überströmtasche
39: Nutwand
40: Sicherheitsventil
41: Haltebrücke
42: Stützkörper
43: Ringabschnitt
44: Brückenabschnitt
45: Bohrung
46: Anschlag
47: Radialsteg
48: Axialsteg
49: Axialsteg
50: Auslösefeder
51: Außenfläche
52: Kapsel
53: Auslösefeder
54: Haltebrücke
55: Fixiertsück
56: Stützkörper
57: eutektische Lotlegierung
58: Haltebrücke
59: Auslösefeder
60: Einschraubhülse
61: Auslösehülse
62: Anlagefläche
P: Strömungsrichtung
MLA: Mittellängsachse v. 23
MLA2: Mittellängsachse v. 59

Claims

Sicherheitsventil zum automatischen Absperren von Gasleitungen, mit einem in die Gasleitung (2) eingliederbaren Gehäuse (3), in welchem ein Ventilsitz (6) für einen Schließkörper (9, 9') angeordnet ist und mit einer Haltebrücke (8, 41, 54, 58), gegenüber welcher der Schließkörper (9, 9') axial verschieblich gelagert ist, wobei der Schließkörper (9, 9') einen Führungsbolzen (16, 16') aufweist, der in einer Führungsbohrung (17) der Haltebrücke (8, 41, 54, 58) gelagert ist und wobei der Schließkörper (9, 9') durch eine der Strömungsrichtung (P) des Gases entgegenwirkende Rückhaltekraft in einer in Strömungsrichtung (P) vor dem Ventilsitz (6) liegenden Offenstellung gehalten ist wenn ein Maximalfluss des Gases nicht überschritten wird und durch einen den Maximalfluss übersteigenden Fluidfluss gegen den Ventilsitz (6) bewegt wird, um einen den Ventilsitz (6) nachgeordneten Bereich (II) des Sicherheitsventils abzuriegeln, wobei die Rückhaltekraft von einer den Führungsbolzen (16, 16') umgebenden Druckfeder (23) aufgebracht wird, die einerseits an einer Stützfläche (24) der Haltebrücke (8, 41, 54, 58) und andererseits an einer Anschlagfläche (25) des Führungsbolzens (16, 16') abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsbolzen (16, 16') einschließlich der Druckfeder (23) von einer mit der Haltebrücke (8, 41, 54, 58) verbundenen Führungshülse (27, 27') umgeben ist.
Sicherheitsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungshülse (27, 27') mit der Haltebrücke (8, 41, 54, 58) verschraubt ist, so dass die Vorspannung der Druckfeder (23) durch die Einschraubtiefe der Führungshülse (27, 27') stufenlos einstellbar ist.
Sicherheitsventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsbolzen (16, 16') in einer Führungsbohrung (28) der Führungshülse (27, 27') gelagert ist.
Sicherheitsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkörper (9, 9') von einer von Magnetmitteln (20, 21) erzeugten Magnetkraft an der Haltbrücke (8, 41, 54, 58) gehalten ist, wobei die Magnetmittel (20, 21) an der Haltebrücke (8, 41, 54, 58) und/oder an dem Schließkörper (9, 9') angeordnet sind.
Sicherheitsventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetkraft in radialer Richtung zwischen dem Schließkörper (9, 9') und der Haltebrücke (8, 41, 54, 58) wirkt.
Sicherheitsventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltebrücke (8, 41, 54, 58) auf ihrer dem Ventilsitz (6) zugewandten Seite eine von dem Führungsbolzen (16, 16') durchsetzte Nabe (22) aufweist, in welcher zumindest auf einem Teilbereich ihres Umfangs ein erstes Magnetmittel (21) angeordnet ist, das mit einem zweiten eine Nabe (19) des Schließkörpers (9, 9') zugeordneten Magnetmittel (20) zusammenwirkt.
Sicherheitsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkörper (9, 9') aus einer technischen Keramik oder aus einem Metall mit einer Dichte kleiner als 4,51 g/cm3 (Leichtmetall), insbesondere Aluminium, gefertigt ist
Sicherheitsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz (6) einen in eine umlaufende Nut (31) des Gehäuses (3) eingebetteten Dichtring (7) umfasst, an welchem der Schließkörper (9, 9') in der Schließstellung anliegt, wobei in die Nut (31) einführbare Mittel (32) zur Verlagerung des Dichtrings (7) vorgesehen sind, zur Herstellung eines Druckausgleichs zwischen den vor und hinter dem Ventilsitz (6) liegenden Bereichen (I, II) durch Umströmen des Schließkörpers (9, 9') und des Dichtrings (7) in einem Verlagerungsbereich des Dichtrings (7).
Sicherheitsventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (32) Verlagerung des Dichtrings (7) einen im Gehäuse (3) gegenüber der Umwelt abgedichtet gelagerten Lüftungsstift (32) zum Abheben des Dichtrings (7) vom Nutgrund (33) umfassen.
Sicherheitsventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass dem Lüftungsstift (32) eine Rückstellfeder (35) zugeordnet ist
Sicherheitsventil nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass auf der der Strömungsrichtung abgewandten Seite der Nut (31) im Bereich der Mittel (32) zur Verlagerung des Dichtrings (7) eine Überströmtasche (38) an der Nutwand (39) ausgebildet ist.
Sicherheitsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Schließkörper Magnetmittel befestigt sind, durch welche der Schließkörper bei Einprägung eines gehäuseexternen Magnetfelds in eine Offenstellung überführbar ist.
Sicherheitsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu der Druckfeder (23) eine an der Haltebrücke (8, 41, 54, 58) gelagerte Auslösefeder (50, 53, 59) vorgesehen ist, die bei Überschreiten einer Auslösetemperatur durch Erschmelzen einer eutektischen Lotlegierung (57) freigegeben wird und eine Verlagerung des Schließkörpers (9') gegen den Ventilsitz (6) bewirkt.
Sicherheitsventil nach Anspruch 13,dadurch gekennzeichnet, dass die Auslösefeder (59) eine Schraubendruckfeder ist, die in einer Bereitschaftsstellung einerseits an der Haltebrücke (58) und andererseits an einer mit der Haltebrücke (58) verlöteten Auslösehülse (61) abgestützt ist, die in Richtung auf den Schließkörper (9') verlagerbar ist.
Sicherheitsventil nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslösefeder (59) im Winkel zur Druckfeder (23) angeordnet ist, wobei die Mittellängsachse (MLA2) der Auslösefeder (59) die Mittellängsachse (MLA) der Druckfeder (23) schneidet.
Sicherheitsventil nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslösefeder (59) gegen eine in die Haltebrücke (58) eingeschraubte Einschraubhülse (60) abgestützt ist, wobei die Vorspannung der Auslösefeder (59) über die Einschraubhülse (60) einstellbar ist.
Sicherheitsventil nach Anspruch 13,dadurch gekennzeichnet, dass die Auslösefeder (50) eine Schraubendruckfeder ist, die einerseits an der Haltebrücke (41) abgestützt und andererseits an einem in dem Gehäuse (3) fixierten Stützkörper (42) abgestützt ist, wobei die Haltebrücke (41) mittels der eutektischen Lotlegierung an dem Stützkörper (42) gehalten ist und bei Erschmelzen der Lotlegierung durch die Auslösefeder (50) von dem Stützkörper (42) weggedrückt und damit der Schließkörper (9') gegen den Ventilsitz (6) verlagert wird.
Sicherheitsventil nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungshülse (27) einen Brückenabschnitt (44) des Stützkörpers (42) in axialer Richtung durchsetzt und bei axialer Verlagerung der Haltebrücke (41) in dem Brückenabschnitt (44) geführt ist.
Sicherheitsventil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslösefeder (53) eine Zugfeder ist, die einerseits an der Haltebrücke (54) und andererseits an einem Stützkörper (56) befestigt ist, wobei der Stützkörper (56) mittels der eutektischen Lotlegierung (57) an der Haltebrücke (54) gehalten ist und bei Erschmelzen der Lotlegierung (57) durch die Auslösefeder (53) gegen die Haltebrücke (54) gezogen wird, wobei der Stützkörper (56) auf den Führungsbolzen (16') drückt und damit den Schließkörper (9') gegen den Ventilsitz (6) verlagert.
Sicherheitsventil nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Federkraft der Auslösefeder (50, 53, 59) größer ist als die Federkraft der Druckfeder (23).
Sicherheitsventil nach einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkörper (9') bei thermisch bedingter Auslösung durch die Auslösefeder (50, 53, 59) so stark gegen den Dichtring (7) des Ventilsitzes (6) gepresst wird, dass der Dichtring (7) verformt wird und dass der Schließkörper (9') mit seiner konisch ausgeführten Außenfläche (51) an einer ebenfalls konisch gestaltete Anlagefläche (62) des Ventilsitzes (6) dichtend zur Anlage gelangt.