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Schutzvorrichtung
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Die Erfindung betrifft eine Schutzvorrichtung zum Schutz gegen das
Ausfließen von unter Druck stehenden Medien aus flexiblen Leitungen, die ein Gerät
mit einer Versorgungsleitung verbinden. Solche flexiblen Leitungen sind leicht Beschädigungen
durch äußere Einflüsse oder zu hohe Drücke unterworfen, wenn sie platzen strömt
in
unerwünschter Weise das durch sie fließende Medium aus und führt
häufig zu großen Schäden. Handelt es sich z.B. bei dem Gerät um eine in einer Wohnung
aufgestellte Waschmaschine, so kann beim Bruch der flexiblen Leitung so viel Wasser
ausströmen, daß ein Teil der Wohnungseinrichtung beschädigt wird und das durch die
Decke dringende Wasser auch noch die darunter liegende Wohnung in Mitleidenschaft
zieht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schafien,
mit der das weitere Ausfließen beim Bruch einer flexiblen Leitung vermieden wird.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß im Bereich
des Ubergangs von der flexiblen Leitung in die Versorgungsleitung ein Sicherheitsventil
eingeschaltet ist, dessen Ventilsitz durch ein axial bewegliches Ventilglied verschließbar
ist und daß eine Feder vorgesehen ist, die das Ventilglied vom Ventilsitz wegdrückt
und die Federkraft kleiner ist als die auf das Ventilglied in Richtung zum Ventilsitz
hin wirkende Krait, die aus der Druckdifferenz beim Bruch der flexiblen Leitung
vor und hinter dem Ventilsitz resultiert. Das Sicherheitsventil hat eine einfache
Bauweise und kann preisgünstlg gefertigt werden, es läßt sich auch nachträglich
leicht zwischen die flexible Leitung und die Versorgungsleitung einbauen. Die Ver-
sorgungsleitung
hat an der Anschlußseite in der Regel ein Absperrorgan. Die Federkraft ist von außen
einstellbar, so daß leicht eine Anpassung an den Druck der Versorgungsleitung bzw.
die Querschnittsausbildung für das durchströmende Medium vorgenommen werden kann.
Für diese Einstellung stützt sich zweckmäßig die Feder mit ihrem einen Ende an einem
Kolben ab, der von außen her durch eine Einstellschraube axial bewegbar und in seiner
Stellung fixierbar ist.
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Von wesentlicher Bedeutung für die Funktion des Sicherheitsventiles
ist, daß in Strömungsrichtung gesehen der Strömungsquerschnitt vor dem Ventilsitz
größer ist als nach dem Ventilsitz und weiterhin der Einlaß am Gerät einen kleineren
Strömungsquerschnitt aufweist als der Durchgang im Ventil nach dem Ventilsitz. Dadurch
liegen die Druckverhältnisse beim Sicherheitsventil so, daß sich das unter dem Druck
der Feder und des Mediums stehende Ventilglied bei intakter flexibler Leitung und
geöffnetem Absperrorgan immer in der Offenstellung befindet. Dabei liegt der Durchflußquerschnitt
am Ventilsitz zwischen denen vor und hinter dem Ventil.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform steht das Ventilglied mit einer
Führungsstange in Verbindung, auf die eine Membran einwirkt, deren eine Seite unter
dem
Druck des Mediums auf der Eingangsseite und deren andere Seite
unter dem Druck des Mediums auf der Ausgangsseite steht. Dabei ist die Seite der
Membran, die dem Ventilsitz abgewandt ist und auf der die Feder angreift, mit dem
Druck des Mediums auf der Ausgangsseite beaufschlagt. Die Herstellung des Sicherheitsventiles
ist wesentlich vereinfacht, wenn das Gehäuse aus zwei Teilen besteht, die über Schrauben
zusammengehalten sind und zwischen denen die Membrane eingespannt ist. Im einen
Teil sind dann der Eingang, der Ventilsitz mit dem Ventilglied, der Ausgang und
das Entlüftungsglied untergebracht, im anderen Teil sind in einer Aussparung der
Kolben und die Feder auf genoanmen, der Einstellbolzen ragt nach außen vor.
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Um den Schließprozeß beim Bruch einer Leitung zu steuern und Schläge
bzw. Erschütterungen im Leitungsnetz zu verhindern, insbesondere wenn es sich um
Flüssigkeitsleitungen handelt, ist nach einem weiteren Merkmal ein Dämpfungsorgan
vorgesehen, das vorzugsweise von außen regulierbar ist. Bei Flüssigkeiten ist dann
zweckmäßig das Ventilglied als Kolben ausgeführt, der in einer Zylinderbohrung im
Gehäuse axial verschiebbar ist und mit einer Ringdichtung gegen die Zylinderbohrung
und mit einer Stirndichtung gegen den Ventilsitz dichtet. Dabei ist die Zylinderbohrung
durch
einen Boden dicht verschlossen, der dem Kolben in der einen Richtung als Anschlag
dienen kann. Der Raum zwischen dem Boden der Zylinderbohrung und dem Kolben ist
dann über eine Reguliervorrichtung mit dem Eingang verbunden, die erfindungsgemäß
durch eine Drosselbohrung gebildet ist, deren Durchflußquerschnitt von außen einstellbar
ist, insbesondere über eine Schraube mit einer konischen Spitze.
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Strömen durch das Leitungssystem Gase, so kann es genügen, damit das
Ventilglied nicht schlagartig beim Bruch der flexiblen Leitung auf den Ventilsitz
trifft, daß das Ventilglied einen Konus trägt, der beim Schließvorgang in die Ventilsitzöffnung
eintaucht, so daß die Schließbewegung gebremst wird, Zur weiteren Dämpfung können
zwischen lembrane und Eingangsseite bzw. Ausgangsseite Drosseln angeordnet sein.
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Um nach einem Leitungsbruch die Vorrichtung in die Normalstellung
zurückzuführen, ist ein Entlüftungsglied vorgesehen, das zwischen dem Ventilglied
und dem Eingang angeordnet ist.
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Bei einer weiteren Ausführungsform kann ohne Membrane gearbeitet werden.
Das Ventilglied ist ebenfalls wieder in einer Zylinderbohrung als Kolben geführt,
der Kolben weist aber außerhalb der Ventilsitzfläche Durchgangs-
kanäle
auf. Die Einwirkung der Druckdifferenz wird hier unmittelbar am Ventilglied wirksam.
Zweckmäßigerweise befindet sich im Zentrum des Zylinders eine Sacklochbohrung zur
teilweisen Aufnahme der Feder. In einer Aussparung ist ein Einsatzteil aus elastischem
Werkstoff vorgesehen, das mit dem Ventilsitz zusammenarbeitet, den Konus trägt und
mit einer Durchgangsbohrung für den Durchlaß der Feder versehen ist.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt,
sie werden im folgenden näher beschrieben.
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Es zeigen: Fig. 1 eine Ansicht der Schutzvorrichtung in schematischer
Darstellung, Fig. 2 einen Schnitt durch ein Sicherheitsventil in einer ersten Ausführungsform,
Fig. 3 einen Schnitt durch ein Sicherheitsventil in einer zweiten Ausführungsform,
Fig. 4 einen Schnitt durch ein Sicherheitsventil in einer dritten Ausführungsform,
in der linken Hälfte in der "Leitungsbruchstellung" und in der rechten Hälfte in
"Normalstellung".
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Zwischen einem Gerät 1 und einer Versorgungsleitung 2 mit einem Absperrorgan
3 befindet sich eine flexible Leitung 4, die an ihrem einen Ende mit einem Einlaß
5 am Gerät 1 verbunden ist, an dem sich in der Regel ein Magnetventil befindet.
Am anderen Ende der flexiblen Leitung 4 befindet sich zweckmäßig als Zwischenglied
ein Sicherheitsventil 6, dessen Eingang 7 mit der Versorgungsleitung 2 und dessen
Ausgang 8 mit der flexiblen Leitung 4 verbunden ist.
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Das Sicherheitsventil 6 eist in einem Gehäuse 9 einen Ventilsitz 10
auf, dessen Öffnung mit einem Ventilglied 11, das axial beweglich geführt ist, verschlossen
werden kann, so daß der Eingang 7 vom Ausgang 8 durchströmungsmäßig getrennt werden
kann. Der Durchströmungsquerschnitt 13 am Eingang 7 ist größer als der am Ventilsitz
10, dieser ist wieder größer als der Durchströmungsquerschnitt 14 am Ausgang 8.
Das Ventilglied 11 steht unter dem Einfluß einer Feder 15, die sich auf der dem
Ventilglied 11 abgewandten Seite an einem Kolben 16 abstützt, dessen Stellung durch
eine Einstellschraube 17 festlegbar ist. Zur Rückführung in die Normalstellung ist
ein Entlüftungsglied 18 zwischen dem Ventilglied 11 und dem Eingang 7 angeordnet.
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Bei der insbesondere für Gase geeigneten Ausführung des Sicherheitsventiles
6 nach der Fig. 2 sitzt das
Ventilglied 11 am einen Ende einer
Führungsstange 23, deren anderes Ende an eine Membran 24 angeschlossen ist.
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Die eine Seite 25 dieser Membran 24 steht mit dem Eingang 7 in Verbindung,
die andere Seite 26 mit dem Ausgang 8.Zur Festlegung der Membrane 24 und für den
leichten Zugang ist das Gehäuse 9 zweiteilig ausgeführt.
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Im Teil 27 befindet sich der Eingang 7, der Ausgang 8, der Ventilsitz
10, das Ventilglied 11 und das Entlüftungsglied 18, im Teil 28 ist eine zylindrische
Aussparung 29 zur Aufnahme des Kolbens 16 und der Feder 15 untergebracht. Die Einstellschraube
17 durchdringt diesen Teil 28 in einer Gewindebohrung 30. Schrauben 31 verbinden
die Teile 27 und 28. Ein Aufnahmeglied 32 trägt einen Abstützteller 33 für das eine
Ende der redsr 15 und verbindet mit der Führungsstange 23 und der Membran 24. Zwischen
die eine Seite 25 und den Eingang 7 ist eine Drossel 34 geschaltet, eine weitere
Drossel 35 befindet sich zwischen der anderen Seite 26 und dem Ausgang 8. Das Ventilglied
11 trägt einen Konus 12, der in die Öffnung des Ventilsitzes 10 beim Schließvorgang
eindringt, so daß eine Dämpfung eintritt.
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Das Entlüftungsglied besteht aus einem in einer Bohrung 19 geiührten
Bolzen 20, der außerhalb des Gehäuses 9 einen Handknopf 21 und auf der Innenseite
einen Dichtkopf 22 trägt.
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Das Sicherheitsventil 6 befindet sich in Normalstellung im geöffneten
Zustand, gleichgültig ob das Gerät 1 läuft oder stillsteht, der Einlaß 5 also geöffnet
oder geschlossen ist. Die Druckverhältnisse des Mediums unter Einschluß der Kraft
der Feder 15 bewirken dies bei unversehrter flexibler Leitung 4. Bricht diese Leitung
4, so sinkt der Druck am Ausgang 8 des Sicherheitsventiles 6 und damit auch auf
der Seite 26 der Membran 24 ab, der Druck auf der Seite 25 der Membran 24 bleibt
im wesentlichen erhalten, so daß jetzt die Führungsstange 23 gegen die Wirkung der
Feder 15,in der Zeichnung nach unten gezogen, und damit das Ventilglied 11 auf den
Ventilsitz 10 aufgepreßt wird: das Sicherheitsventil 6 schließt in kurzer Zeit,
so daß ein weiteres Ausströmen aus der defekten flexiblen Leitung 4 verhindert wird.
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Nach dem Auswechseln der Leitung 4 und dem Verschluß der Versorgungsleitung
2 durch das Absperrorgan 3 wird das Entlüftungsglied 18 gedrückt, so daß sich das
Medium zwischen dem Ventilsitz 10 und dem Absperrorgan 3 entspannt und die Feder
15 das Ventilglied 11 wieder in die Offenstellung bringt. Nach dem Öffnen des Absperrorganes
3 ist der alte Zustand wieder hergestellt und die Anlage betriebsbereit. Das Entlüitungsglied
18 kehrt selbsttätig in seine Ausgangslage zurück, der Dichtkopf 22 wird gegen eine
Dichtung 36 gepreßt, so daß zwischen der Bohrung 19 und dem Bolzen 20 kein weiteres
Medium entweichen kann.
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Zur Einstellung des Sicherheitsventiles 6 wird bei in Benutzung genommenem
Gerät 1 die Einstellschraube 17 zurückgedreht, so daß die Spannung der Feder 15
nachläßt und schließlich das Ventil schließt. Anschließend wird die Schraube 17
einige Umdrehungen nach innen geschraubt. Das Ventil ist dann für den normalen Durchfluß
geöffnet, vergrößert sich der Durchfluß wegen einer gebrochenen Leitung 4, schließt
das Ventil wegen des Druckabfalles. Die Drosseln 34,35 können auch einstellbar ausgebildet
werden.
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Bei der Ausführungsform des Sicherheitsventiles 6 nach der Fig. 3
wirkt die Druckdifferenz bei gebrochener flexibler Leitung 4 unmittelbar auf das
Ventilglied 11 ein. Dieses ist hierbei als Kolben 37 ausgebildet, der in einem Zylinder
38 axial bewegbar geführt ist. Außerhalb des Ventilsitzes 10 beiinden sich im Kolben
37 Durchgangskanäle 39. In einer Aussparung 40 ist ein Einsatzteil 41 aus elastischem
Werkstoff aufgenommen, der mit dem Ventilsitz 10 zusammenarbeitet und auch den Konus
12 trägt. Zur teilweisen Aufnahme der Feder 15 ist im Kolben 37 eine Sacklochbohrung
42 angeordnet, auf deren Grund sich das Ende der Feder 15 abstützt, die den Einsatzteil
41 in einer Durchgangsbohrung 43 durchdringt und auf einem Stift 44 des Kolbens
16 aufgefädeit ist. Die Funktion entspricht im übrigen der, wie sie bei der Ausführungsform
nach Fig. 2 angegeben ist.
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Sowohl bei der Darstellung in Fig. 2 als auch bei der in Fig. 3 sind
die Sicherheitsventile 6 in einem Zustand gezeigt, bei dem die flexible Leitung
4 gebrochen ist: die Ventile sind geschlossen. Zur Öffnung und zur Rückführung in
die Normalstellung ist die Leitung 4 auszuwechseln, das Absperrorgan 3 zu schließen
und das Entlüftungsglied 18 zu drücken.
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Die Ausführungsform nach Fig. 4 ist insbesondere für den Einsatz bei
flüssigen Medien geeignet, also wenn es sich z.B. bei der Darstellung in Fig. 1
bei dem Gerät 1 um eine aschmaschine; bei der Versorgungsleitung 2 um die Wasseranschlußleitung
und bei der flexiblen Leitung 4 um einen Wasserschlauch handelt. Diese Ausbildung
unter scheidet sich von den vorherigen durch eine bessere Servo-Steuerung der Schließbewegung
des Ventilgliedes 11 beim Leitungsbruch, um Schläge bei einem zu raschen und harten
Auftreffen des Ventilgliedes 11 auf den Ventilsitz 10 zu vermeiden. Das Ventilglied
11 ist in diesem Falle wieder als Kolben 37 ausgeführt, der in der Zylinderbohrung
38 im Gehäuse 9 geführt ist. Der Kolben 37 weist eine Ringdichtung 45 gegenüber
der Zylinderbohrung 38 und eine Stirndichtung 46 gegenüber dem Ventilsitz 10 auf.
Er wird von der Führungsstange 23 im Zentrum durchdrungen und kann sich zwischen
zwei Anschlägen 47,48 axial auf der Führungsstange 23 verschieben. Ein Dicht-
ring
49 sorgt für eine Abdichtung, wenn der Kolben 37 mit seiner Stirndichtung 46 gegen
den Ventilsitz 10 gedrückt wird. Die Zylinderbohrung 38 ist durch einen Boden 50
verschlossen, der zweckmäßig als Einsatzteil 51 ausgebildet ist, das nach außen
über einen Sicherungsring 52 gehalten und durch einen Dichtring 53 abgedichtet ist.
Es bildet einen Anschlag 54 für den Kolben 37, am Grunde einer Führung 55 stützt
sich eine Feder 56 ab, deren anderes Ende gegen die Führungsstange 23 drückt.
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Die Feder 56 ist dabei wesentlich schwächer ausgebildet als die Feder
15.
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Das Entlüftungsglied 18 ist hier als Schraube 57 gezeigt, die in einer
Durchgangsbohrung 58 im Einsatzteil 51 schraubbar ist und deren Kopf 59 gegen einen
Dichtring 60 bei voller Einschraubung zu liegen kommt. Zur Einstellung der Schließgeschwindigkeit
dient eine Reguliervorrichtung 61, die aus einer Drosselbohrung 62 und einer Schraube
63 mit einer konischen Spitze 64 besteht. Die Spitze 64 kann bei mehr oder weniger
großem Eindringen in die Drosselbohrung 62 deren Querschnitt verändern.
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Die Reguliervorrichtung 61 befindet sich in einer Verbindungsleitung
zwischen einem Raum 65, der sich in der Zylinderbohrung 38 zwischen dem Kolben 37
und dem Boden 50 befindet und dem Eingang 7.
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In der "Normalstellung" (Fig. 4 rechte Seite) fließt Druckflüssigkeit
vom Eingang 7 über den Ventilsitz 10
zum Ausgang 8. Der Kolben
37 ist über die Führungsstange 23, die Membran 24 und den Anschlag 48 durch die
Feder 15 nach oben geschoben, äußerstenfalls bis zum Anschlag 54 des Einsatzteiles
51. Die Druckflüssigkeit kann auch über die Drossel bohrung 62 und zwischen der
Führungsstange 23 und dem Kolben 37 in den Raum 65 strömen, so daß er hydraulisch
unbelastet ist. Der Eingang 7 ist über eine Verbindungsleitung 66 mit der Seite
25 der Membran 24 verbunden. Auf der anderen Seite 26 steht über den Ausgang 8 und
eine Verbindungsleitung 67 etwa der gleiche Druck an. Bricht die vom Ausgang 8 wegführende
flexible Leitung 4, so sinkt der Druck auf der Seite 26 der Membran 24 sofort ab
mit der Folge, daß diese nach unten geht und die Führungsstange 23 unter Wirkung
der auf den Anschlag 47 einwirkenden Feder 56 nachfolgt.
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Wegen der Drosselbohrung 62 entsteht im Raum 65 ein Unterdruck, der
die Schließgeschwindigkeit des vom Anschlag 47 der Führungsstange 23 mitgenommenen
Kolbens 37 je nach Einstellung vermindert, so daß der Kolben 37 sanft auf den Ventilsitz
10 aufsitzt und damit den weiteren Durchfluß vom Eingang 7 her verhindert (linke
Seite der Fig. 4). Zur Zurückführung in die Normalstellung wird wieder, wie vorher
beschrieben, das Entlüftungsglied 18 betätigt.
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Die Vorrichtung eignet sich je nach Ausführung für alle flüssigen
oder gasförmigen Medien, bei dem zu betreibenden Gerät 1 kann es sich neben Waschmaschinen
um Geschirrspüler, Ölbrenner, Gasherde u.dgl. handeln.
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L e e r s e i t e