DE102012018731A1

DE102012018731A1 - Sicherheitsabsperrvorrichtung und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE102012018731A1
Application number: DE102012018731.9A
Authority: DE
Inventors: Wilfried Stroh
Original assignee: Ross Europa GmbH
Current assignee: Ross Europa GmbH
Priority date: 2012-09-21
Filing date: 2012-09-21
Publication date: 2014-03-27
Also published as: WO2014044667A1

Abstract

Sicherheitsabsperrvorrichtung zum automatischen Absperren von einer der Sicherheitsabsperrvorrichtung in einer Strömungsrichtung nachgeordneten Leitung, die die folgenden Merkmale aufweist: ein rohrförmiges Gehäuse, das im Inneren einen Ventilsitz aufweist, einen in Axialrichtung des Gehäuses bewegbaren Schließkörper, der entgegen der Strömungsrichtung vor dem Ventilsitz durch eine Feder in einer Offenstellung angeordnet ist und deren Gehäuse durch eine bewegbare Kolbenführung gehalten ist, wobei die Feder zwischen der Kolbenführung und dem Ventilsitz angeordnet ist und den Schließkörper zumindest teilweise umgibt.

Description

1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sicherheitsabsperrvorrichtung, insbesondere ein Rohrbruchsicherungsventil, zum automatischen Absperren von einer der Sicherheitsabsperrvorrichtung in einer Strömungsrichtung nachgeschalteten Leitung. Des Weiteren betrifft vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Sicherheitsabsperrvorrichtung.
2. Hintergrund der Erfindung
Die oben genannte Sicherheitsabsperrvorrichtung wird als Sicherung gegen Schlauchbruch und/oder Rohrbruch zum sicheren Absperren einer von einem flüssigen Medium, wie beispielsweise Gas oder Flüssigkeit, durchflossenen Leitung oder eines entsprechenden Rohrsystems eingesetzt. Eine derartige Sicherheitsabsperrvorrichtung soll in bekannter Weise sicherstellen, dass nach einem Schlauch- oder Rohrbruch ein ungehindert ausströmender Flüssigkeitsstrom abgesperrt oder eingedämmt wird.
Im Stand der Technik sind verschiedene Konstruktionen von Sicherheitsabsperrvorrichtungen bekannt. Ein Konstruktionsprinzip wird durch das US-Design 475.126 S offenbart. Weitere Sicherheitsabsperrvorrichtungen, die auch als Strömungswächter und Schlauchbruchsicherungen bezeichnet werden, sind aus DE 10 2004 032 236 B4 , DE 10 351 041 B4 und DE 20 2009 010 887 U1 bekannt.
Diese Konstruktionen zeichnen sich durch eine aufwändige und kostenintensive Herstellung aus. Ein weiterer Nachteil dieser Konstruktionen besteht in der Einhaltung der nötigen Fertigungstoleranzen. So besteht beispielsweise die Konstruktion gemäß USD 475.126 S aus einem dreiteiligen Gehäuse, welches ein Mittelteil aufweist, das beidseitig mit jeweils einem Adapter mit Gewinde versehen ist. In beide Gewinde des Mittelteils werden Rohranschlussstücke eingeschraubt, wobei einer dieser Adapter mit einem Ventilsitz versehen ist. Dieser Ventilsitz dient zur Aufnahme des Schließkolbens, der innerhalb des Gehäuses bewegbar angeordnet ist. Gerade das Verschrauben der Gehäuseteile über jeweils ein Feingewinde bewirkt hohe Herstellungskosten und eine zeitaufwändige Herstellung der Einzelteile und der gesamten Ventilanordnung. Zudem muss am Gewindeauslauf des Gehäuses eine Eindrehung für eine O-Ring-Abdichtung angebracht sein. Des Weiteren ist bei Ventilen größerer Bauart am Gewindeauslauf der dem Schleißkolben zugewandten Seite eine Zentrierung angebracht. Ein weiterer Nachteil dieser Konstruktion besteht in der Einhaltung der Winklizität zwischen dem Gehäusemittelteil, den Rohranschlussstücken und dem Schließkolben. Die erforderliche Toleranz muss hier mit sehr genau bearbeiteten Bauteilen kostenintensiv hergestellt werden.
Zudem wird durch das Einbringen eines Gewindes in das dünnwandige Gehäusemittelteil die Gehäusestruktur der Sicherheitsabsperrvorrichtung geschwächt. Dies führt dazu, dass durch die bei höheren Drücken bzw. Druckstößen auftretenden Kräfte durch die ungünstige Krafteinleitung zwischen Gewindeendstück und Gehäusemittelteil Verformungen auftreten, die teilweise zum Bersten dieser Bauteile führen.
Eine weitere Konstruktion einer Sicherheitsabsperrvorrichtung aus dem Bereich der Gastechnik offenbart DE 10 351 041 B4 . Bei dieser Konstruktion erfolgt das Absperren des strömenden Mediums durch einen axial bewegbar gelagerten Ventilkörper, der zentrisch durch eine Führungsstange zwischen einer Offen- und Schließstellung verschiebbar geführt ist. Die Führungsstange des Ventilkörpers ist auf der der Strömung abgewandten Seite des Ventilkörpers angeordnet. Auf Grund der Strömungsgeschwindigkeit des strömenden Mediums entsteht durch diese Konstruktion ein Staudruck, der sowohl den Ventilkörper als auch die Führungsstange stark beansprucht. Dies kann zur Folge haben, dass die Führungsstange so verformt wird, dass diese ausknickt und möglicherweise das Ventil zerstört. Des Weiteren führt eine exzentrisch angeordnete Belüftungs– bzw. Überströmbohrung zu einer zusätzlichen Beanspruchung der beweglichen Innenteile und der Führungsstange der offenbarten Sicherheitsabsperrvorrichtung.
DE 10 2004 032 236 B4 offenbart eine Sicherheitsabsperrvorrichtung, deren Schließkörper in Tropfenform ausgeführt ist. Die Funktion des Abdichtens der Rohrleitung nach einem Schlauch- bzw. Rohrbruch ist nur dann gewährleistet, wenn die Rohrströmung unterkritisch ist. Unter diesen Bedingungen wird der Schließkörper der Sicherheitsabsperrvorrichtung derart umströmt, dass er sich in die Schließstellung der Sicherheitsabsperrvorrichtung bewegen kann.
Die oben beschriebenen bekannten Konstruktionen von Sicherheitsabsperrvorrichtungen sind mit einem Schließelement versehen, das rechtwinklig zur Strömung eine Bohrung in einem Ventilsitz flach abdichtet. Ein Nachteil dieses Konstruktionsprinzips liegt darin, dass das Schließverhalten der Sicherheitsabsperrvorrichtung durch Verwirbelungen im Randbereich des Ventilsitzes negativ beeinflusst wird. Dies hat zur Folge, dass während der Schließfunktion der Sicherheitsabsperrvorrichtung, während die Strömungsgeschwindigkeit ihren Maximalwert erreicht, sich der größte Gegendruck in Bezug auf den Schließkörper einstellt und somit ein einwandfreies Schließen behindert.
Dieser Nachteil wird durch ein einer Prallplatte ähnliches Bauteil überwunden, in dem das Bauteil ebenfalls einen Staudruck erzeugt, der größer als der Staudruck im Bereich des Ventilsitzes sein muss. Dies hat zur Folge, dass alle bekannten Ventilsysteme über äußerst ungenügende Durchflussleistungen verfügen.
Es ist somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Sicherheitsabsperrvorrichtung und ein Verfahren zu seiner Herstellung bereitzustellen, die die obigen Nachteile des Standes der Technik überwindet.
3. Zusammenfassung der Erfindung
Die obige Aufgabe wird durch eine Sicherheitsabsperrvorrichtung gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1, ein Rohrleitungssystem mit Sicherheitsabsperrvorrichtung gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 12, durch ein Herstellungsverfahren gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 13 sowie durch ein Baukastensystem für Sicherheitsabsperrvorrichtungen gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 17 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen vorliegender Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung, den begleitenden Zeichnungen sowie den abhängigen Patentansprüchen hervor.
Die erfindungsgemäße Sicherheitsabsperrvorrichtung, insbesondere ein Rohrbruchsicherungsventil, dient dem automatischen Absperren von einer der Sicherheitsabsperrvorrichtung in einer Strömungsrichtung nachgeschalteten Leitung. Die erfindungsgemäße Sicherheitsabsperrvorrichtung weist die folgenden Merkmale auf: ein rohrförmiges Gehäuse, das im Inneren einen Ventilsitz umfasst, einen in axialer Richtung des Gehäuses bewegbaren Schließkörper, der entgegen der Strömungsrichtung vor dem Ventilsitz durch eine Feder in einer Offenstellung angeordnet ist, der im Gehäuse durch eine bewegbare Kolbenführung gehalten ist und der sich entgegen der Strömungsrichtung verjüngt, wobei die Feder zwischen der Kolbenführung und dem Ventilsitz angeordnet ist und den Schließkörper zumindest teilweise umgibt.
Vorzugsweise besteht die Sicherheitsabsperrvorrichtung aus einem Gehäuse, das an mindestens einer Seite derart ausgebildet ist, dass ein ergänzendes Anschlussstück mit Rohranschlussgewinde durch eine Press- und/oder Klebeverbindung daran befestigt werden kann. Vorteilhaft ist die rohrförmige Gehäusekonstruktion, die eine einfach herzustellende und eng tolerierbare Bohrung aufweist, wodurch eine hohe Genauigkeit der Winklizität des Ventilsitzes in Bezug auf die Mittelachse des Gehäuses erreicht wird. An dem zweiten axialen Ende des Gehäuses wird vorzugsweise ebenfalls ein Anschlussstück mit Rohranschlussgewinde installiert. Auch hier ist es bevorzugt, dieses weitere Gehäusebauteil mit Hilfe einer Pressverbindung oder einer Klebeverbindung oder einer Kombination davon am Gehäuse zu befestigen. Besonders bevorzugt ist eine thermische Schrumpfklebeverbindung zwischen dem zylindrischen Gehäuse und den beidseitig anzubringenden Anschlussstücken. Das zylindrische Gehäuse und die Anschlussstücke sind derart aneinander angepasst, dass die Anschlussstücke in die offenen Enden des Gehäuses eingepresst werden können. Um die dabei erzielte Presspassung zu unterstützen, werden bevorzugt das Gehäuse und/oder die Anschlussstücke erwärmt, das Gehäuse und die Anschlussstücke zusammen gesteckt und dann abgekühlt, sodass das Gehäuse auf die Anschlussstücke aufgeschrumpft wird. Vor dem Aufschrumpfen wird vorzugsweise Klebstoff auf eine oder beide der nach dem Einstecken aneinander anliegenden Oberflächen von Gehäuse und Anschlussstück aufgebracht, um auch eine Klebeverbindung herzustellen. Mit Hilfe der Schrumpfklebeverbindung ist eine engere Auslegung der Toleranzen von Gehäuse und Anschlussstücken möglich. Zudem wird die Presspassung zwischen Gehäuse und Anschlussstück gestärkt, weil sich der Durchmesser des Gehäuses bei Abkühlung verringert und auch mit Untermaß, also kleinerem Durchmesser als der Außendurchmesser des Anschlussstücks, auf die Anschlussstücke aufgeschrumpft werden kann. In gleicher Weise, wie in der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform die Anschlussstücke in das Gehäuse gesteckt werden und das Gehäuse auf die Anschlussstücke geschrumpft wird, ist es ebenfalls bevorzugt, die Gehäuseenden in die Anschlussstücke einzustecken, die Anschlussstücke auf die Gehäuseenden aufzuschrumpfen und miteinander zu verkleben. Bei dieser Ausführungsform werden dann die Anschlussstücke zur Vorbereitung der bevorzugten Schrumpfklebeverbindung erwärmt, bevor sie auf die Gehäuseenden gesteckt werden.
Daraus folgt, dass sich die erfindungsgemäße Sicherheitsabsperrvorrichtung durch eine konstruktiv einfache mehrteilige Konstruktion auszeichnet. Gerade der sich entgegen der Strömungsrichtung verjüngende Schließkörper erzeugt vorteilhafte Strömungsverhältnisse im Gehäuse der Sicherheitsabsperrvorrichtung. Zudem wird durch die Feder, die den Schließkörper umgibt, eine platzsparende Anordnung erzielt und die Strömung in der Sicherheitsabsperrvorrichtung nur vernachlässigbar beeinflusst. Mit einer unten näher erläuterten konischen Federkonstruktion ist zudem ein unterstützender Schließeffekt im Rahmen der Absperrfunktion der Sicherheitsabsperrvorrichtung erzielbar.
Vorzugsweise wird das Gehäuse durch einen zentralen Zylinder gebildet, der ein oder zwei einander gegenüberliegend angeordnete Anschlussstücke bzw. Gehäusebauteile (siehe oben) aufweist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung ist der mittig im zylindrischen Gehäuse angeordnete Schließkörper rotationssymmetrisch und tropfenförmig ausgebildet. Auf Grund seiner Anordnung im Gehäuse verjüngt sich der Schließkörper entgegen der Strömungsrichtung innerhalb der Sicherheitsabsperrvorrichtung. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist der Schließkörper zylindrisch geformt und weist an seinem dem Ventilsitz zugewandten Ende eine radiale Aufweitung auf. Diese radiale Aufweitung wird bevorzugt durch eine zur Längsachse des Schließkörpers geneigte Ebene mit einem konstanten Winkel gebildet. Eine andere Ausführungsform stellt eine gekrümmte radiale Außenfläche der Aufweitung bereit. Zudem ist es auch bevorzugt, diese radiale Aufweitung in axialer Richtung abgestuft zu gestalten, so dass sie beispielsweise eine geneigte Ebene und dann eine in axialer Richtung verlaufende Fläche aufweist. Gemäß weiterer bevorzugter Ausführungsformen ist der aufgeweitete Bereich des Schließkörpers in Strömungsrichtung im letzten Drittel, letzten Viertel, letzten Fünftel oder letzten Sechstel der Gesamtlänge des Schließkörpers angeordnet. Die radiale Ausdehnung des aufgeweiteten Bereichs des Schließkörpers ist an einen vorgelagerten Ventilsitz derart angepasst, dass der aufgeweitete. Bereich des Schließkörpers dichtend durch den Ventilsitz aufnehmbar ist. Daraus folgt, dass der Ventilsitz eine konische, eine gekrümmte oder eine senkrecht zur Strömungsrichtung orientierte Form aufweisen kann, um die abdichtende Funktion sicherzustellen.
Basierend auf dieser Form des Schließkörpers werden günstige Strömungsverhältnisse innerhalb der Sicherheitsabsperrvorrichtung erzielt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung ist der aufgeweitete Bereich des Schließkörpers mittig in Strömungsrichtung vor dem Ventilsitz angeordnet. Vorzugsweise ist der Ventilsitz derart an die Form des Schließkörpers angepasst, dass sich der aufgeweitete Bereich des Schließkörpers selbst im Ventilsitz zentriert, um die Dichtfunktion herzustellen. Die passgenaue Ausrichtung des aufgeweiteten Bereichs des Schließkörpers wird zudem bevorzugt durch die Führung des Schließkörpers mit Hilfe der bewegbar angeordneten Kolbenführung unterstützt.
Um neben der Dichtfunktion zwischen Schließkörper und Ventilsitz auch optimale Strömungsverhältnisse in der erfindungsgemäßen Sicherheitsabsperrvorrichtung zu erzeugen, ist der Ventilsitz als Konfusor ausgebildet. Der Konfusor erzeugt auf Grund seines Einschnürungswinkels eine Querschnittsverengung der Sicherheitsabsperrvorrichtung. Gemäß unterschiedlicher Ausführungsformen des Konfusors weist dieser einen konstanten oder einen veränderlichen Einschnürungswinkel auf. Mit Hilfe des Konfusors wird die Strömung innerhalb der Sicherheitsabsperrvorrichtung und in Strömungsrichtung unmittelbar hinter dem Schließkörper beschleunigt, so dass die Strömungsgeschwindigkeit im Vergleich zu einer Position vor dem Schließkörper zunimmt. Diese Zunahme der Strömungsgeschwindigkeit in Längsrichtung des Schließkörpers erzeugt ein Druckgefälle im strömenden Medium, wodurch die Schließ- bzw. Absperrfunktion der Sicherheitsabsperrvorrichtung unterstützt wird. Der Konfusor wandelt dadurch einen Staudruck am Schließkörper in Strömungsgeschwindigkeit um, was das Schließverhalten merklich verbessert. Die veränderten Strömungsverhältnisse erzeugen nämlich vorzugsweise eine zusätzliche Schließkraft, die den Schließkörper in den Ventilsitz bewegt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung weist die Feder der Sicherheitsabsperrvorrichtung eine zylindrische Form oder eine konische Form auf, die sich entgegen der Strömungsrichtung verjüngt.
Die einerseits bevorzugte zylindrische Feder ist zwischen Kolbenführung und Ventilsitz parallel zum Verlauf des zylindrischen Gehäuses angeordnet. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform besitzt die Feder eine konische Gestalt, die sich entgegen der Strömungsrichtung verjüngt. Gerade diese konische Feder unterstützt ebenfalls das Schließverhalten der Sicherheitsabsperrvorrichtung. Eine konisch geformte Feder wird beispielsweise durch eine Kegeldruckfeder bereitgestellt. Die zylindrische Feder erzeugt im Vergleich zur konisch oder kegelstumpfartig geformten Feder einen größeren Strömungswiderstand in Strömungsrichtung S. In Abhängigkeit von der Position des Schließkörpers, der über die Kolbenführung die konische Feder komprimiert, erzeugt die konische Feder eine sich mit zunehmender Kompression vergrößernde Staufläche, über die eine zusätzliche Schließkraft auf den Schließkörper aufgebracht wird. Zudem ist es bevorzugt und vorteilhaft für die Dichtheit des Schließkörpers im Ventilsitz, dass sich der Ventilsitz innerhalb des Konfusors befindet. Auf Grund des bevorzugten Zusammenwirkens der Konfusorkontur und der Form des Schließkörpers wird eine konische Abdichtung, also das Aneinanderliegen von zwei konisch ausgebildeten Flächen an Schließkörper und Konfusor, erreicht. Ein weiterer dadurch erzielter bevorzugter Vorteil besteht darin, dass der Schließkörper im geschlossenen Zustand der Sicherheitsabsperrvorrichtung im Konfusor zentriert wird, wie es oben bereits erwähnt worden ist. Auf diese Weise wird neben der Kolbenführung eine exakte Führung des Schließkörpers innerhalb der Sicherheitsabsperrvorrichtung gewährleistet. Zudem ist es möglich und bevorzugt, den Abstand zwischen der Kolbenführung und dem freien Ende des Schließkörpers vor dem Ventilsitz auf ein Minimum zu reduzieren. Auf diese Weise wird auf Grund kurzer Schaltwege der Sicherheitsabsperrvorrichtung die Schließ- bzw. Schaltfunktion der Sicherheitsabsperrvorrichtung optimiert. Zudem ist es bevorzugt, vorbestimmte Schaltzeiten der Sicherheitsabsperrvorrichtung über den Abstand zwischen Kolbenführung mit Schließkörper, also dem freien Ende des Schließkörpers, und Ventilsitz vorzuwählen. Wie sich aus der Konstruktion von Gehäuse und Kolbenführung ergibt, wird die Kolbenführung an der Innenseite des Gehäuses geführt. Zur Unterstützung dieser Führung und der Vermeidung von Fehlausrichtungen der Kolbenführung und somit des Schließkörpers im Gehäuse weist die Kolbenführung bevorzugt axiale Fortsätze auf. Die axialen Fortsätze vergrößern die radiale Außenfläche der Kolbenführung, die an der Innenseite des Gehäuses anliegt. Zudem stehen die axialen Fortsätze bevorzugt in Richtung des Schließkörpers von der Kolbenführung vor, sodass die Stabilität der Kolbenführung innerhalb des Gehäuses verbessert und gleichzeitig der erforderliche Bauraum für die Kolbenführung mit Schließkörper nicht vergrößert werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Sicherheitsabsperrvorrichtung einen Diffusor auf, über den das strömende Medium in Strömungsrichtung in das Gehäuse der Sicherheitsabsperrvorrichtung geleitet wird. Mit Hilfe des Diffusors wird die Strömung derart gerichtet, dass sie parallel zur Gehäusewand der Sicherheitsabsperrvorrichtung und zum Schließkörper durch diese hindurch strömt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Schließkörper in axialer Richtung mittig eine Belüftungsbohrung auf. Es ist zudem bevorzugt, dass die Belüftungsbohrung mit einer Düse und/oder Blende kombiniert wird, um den Schließkörper mit seiner Entlüftungsfunktion an das jeweils zu leitende Medium anzupassen.
Vorliegende Erfindung offenbart zudem ein Rohrleitungssystem mit mindestens einer Sicherheitsabsperrvorrichtung gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen.
Zudem offenbart vorliegende Erfindung ein Herstellungsverfahren für eine Sicherheitsabsperrvorrichtung, insbesondere für eine der oben beschriebenen Sicherheitsabsperrvorrichtungen. Dieses Herstellungsverfahren weist die folgenden Schritte auf: Bereitstellen eines rohrförmigen Gehäuses, Einsetzen einer im Gehäuse bewegbaren Kolbenführung mit Schließkörper in das Gehäuse, wobei der Schließkörper gegen einen Ventilsitz im Gehäuse federvorgespannt wird. Im Zusammenhang mit dem Herstellungsverfahren ist es bevorzugt, jeweils ein Anschlussstück an den gegenüberliegenden Enden des Gehäuses, vorzugsweise mittels Kleben, zu befestigen. Es ist des Weiteren bevorzugt, diese Anschlussstücke mit Hilfe einer Pressverbindung am Gehäuse zu befestigen. Zudem ist auch eine Kombination aus Press- und Klebeverbindung oder die bereits oben beschriebene thermische Klebe-Schrumpf-Verbindung entsprechend einsetzbar.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens wird eine zylindrische Feder oder eine konisch geformte Feder zwischen dem Ventilsitz und der Kolbenführung des Schließkörpers angeordnet.
Ein weiterer bevorzugter Herstellungsschritt umfasst das Bereitstellen eines Anschlussstücks mit Konfusor und das Bereitstellen eines Anschlussstücks mit Diffusor, die am Gehäuse befestigbar sind.
4. Kurze Beschreibung der begleitenden Zeichnungen
Die bevorzugten Ausführungsformen vorliegender Erfindung werden unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht einer ersten bevorzugten Ausführungsform einer Sicherheitsabsperrvorrichtung im offenen Zustand,
2 eine seitliche Schnittdarstellung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform einer Sicherheitsabsperrvorrichtung im geöffneten Zustand,
3 eine seitliche Schnittdarstellung der Sicherheitsabsperrvorrichtung aus 2 im geschlossenen Zustand,
4 eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer Sicherheitsabsperrvorrichtung in einer seitlichen Schnittdarstellung im geöffneten Zustand,
5 eine seitliche Schnittdarstellung der Sicherheitsabsperrvorrichtung aus 4 in einem geschlossenen Zustand, und
6 eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Sicherheitsabsperrvorrichtung,
7 eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Sicherheitsabsperrvorrichtung,
8 eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Sicherheitsabsperrvorrichtung, und
9 ein Flussdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform des Herstellungsverfahrens für eine Sicherheitsabsperrvorrichtung.
5. Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Aüsführungsformen
Eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sicherheitsabsperrvorrichtung 1 ist in einer perspektivischen Ansicht in 1 dargestellt. Die Sicherheitsabsperrvorrichtung 1 umfasst ein zentrales rohrförmiges Gehäuse 10. Vorzugsweise ist dieses Gehäuse 10 zylindrisch ausgebildet. Gemäß anderer Ausführungsformen des Gehäuses ist auch ein Mehrkantprofil als Gehäuse 10 einsetzbar.
Die beiden einander gegenüberliegenden Enden des Gehäuses 10 weisen jeweils ein Anschlussstück 12, 16 auf. Die Anschlussstücke 12, 16 dienen dem Anschluss von Rohrleitungen oder Schläuchen (nicht gezeigt) an die Sicherheitsabsperrvorrichtung 1. Zu diesem Zweck weisen die Anschlussstücke 12, 16 bevorzugt das Gewinde 19 auf, in die ein Rohradadapter von Rohrleitungen/Schläuchen (nicht gezeigt) einschraubbar und befestigbar ist. Um die Schläuche/Rohrleitungen verlässlich befestigen zu können, weisen die Anschlussstücke 12, 16 bevorzugt ein Antriebsmittel auf, wie beispielsweise einen Sechskant am Anschlussstück 16 oder zwei gegenüberliegende Parallelflächen für einen Maulschlüssel, dargestellt am Anschlussstück 12.
Die Anschlussstücke 12, 16 besitzen jeweils an ihrem dem Gehäuse 10 zugewandten Ende einen sich axial erstreckenden Anschlussflansch, der radial nach innen abgesetzt ist. Der Anschlussflansch weist einen Außendurchmesser auf, der geringer oder gleich dem Innendurchmesser des Gehäuses 10 an seinen Enden ist. Auf Grund dieser konstruktiven Ausgestaltung werden die Anschlussstücke 12, 16 vorzugsweise in das Gehäuse 10 eingepresst und/oder eingeklebt oder bei Vorhandensein eines Außengewindes am Anschlussflansch (nicht gezeigt) eingeschraubt.
Das Gehäuse 10 und die Anschlussstücke 12, 16 bestehen vorzugsweise aus Metall oder Kunststoff. Weitere bevorzugte Materialalternativen sind Aluminiumverbindungen oder -legierungen, wie bspw. AlCuMgPb, Edelstahl, wie bspw. 1.4301 V2A oder 1.4571 V4A, sowie Stahl, wie bspw. CK45 oder St52.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung wird die Sicherheitsabsperrvorrichtung 1 in Form eines Baukastensystems bereitgestellt. Dieses Baukastensystem der Sicherheitsabsperrvorrichtung 1 umfasst das Gehäuse 10 mit einem bestimmten Durchmesser sowie die weiteren unten näher beschriebenen im Gehäuse 10 angeordneten Komponenten. Da die Sicherheitsabsperrvorrichtung 1 kostengünstig an unterschiedliche Schlauch- oder Rohrdurchmesser anpassbar ist, sind für einen bestimmten Durchmesser des Gehäuses 10 mehrere Anschlussstücke 12, 16 mit gleichem Außendurchmesser des Anschlussflanschs und unterschiedlichem Durchmesser des Gewindes 19 vorgesehen. So sind gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Baukastensystems die Sicherheitsabsperrvorrichtung 1 mit einem Gehäusedurchmesser von ¼ Zoll mit den Anschlussstücken 12 und 16 mit einem Durchmesser des Gewindes 19 von ¼ Zoll und 3/8 Zoll. Somit kann eine Gehäusegröße bzw. ein bestimmter Durchmesser des Gehäuses 10 bzw. allgemeiner eine bestimmte Sicherheitsabsperrvorrichtungsgröße an mehrere verschiedene Schlauch- oder Rohrdurchmesser flexibel angepasst werden. Dadurch ist es nicht erforderlich, für jede Schlauch- oder Rohrgröße eine individuelle Sicherheitsabsperrvorrichtung 1 zu konstruieren. Die jeweilige Größe der Sicherheitsabsperrvorrichtung 1 ist über den Durchmesser des Gehäuses 10 definiert. Gemäß weiterer bevorzugter Ausführungsformen ist das Gehäuse 10 mit einem 3/8 Zoll-Durchmesser mit Anschlussstücken 12, 16 kombinierbar, deren Gewinde 19 einen Durchmesser, vorzugsweise Innendurchmesser, von 3/8 Zoll oder ½ Zoll aufweisen. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Gehäuse 10 mit einem 1/2 Zoll-Durchmesser mit Anschlussstücken 12, 16 kombinierbar, deren Gewinde 19 einen Durchmesser, vorzugsweise Innendurchmesser, von 1/2 Zoll oder 3/4 Zoll aufweisen. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Gehäuse 10 mit einem 3/4 Zoll-Durchmesser mit Anschlussstücken 12, 16 kombinierbar, deren Gewinde 19 einen Durchmesser, vorzugsweise Innendurchmesser, von 3/4 Zoll oder 1 Zoll aufweisen. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Gehäuse 10 mit einem 1 Zoll-Durchmesser mit Anschlussstücken 12, 16 kombinierbar, deren Gewinde 19 einen Durchmesser, vorzugsweise Innendurchmesser, von 1 Zoll oder 1 1/4 Zoll aufweisen. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Gehäuse 10 mit einem 1 1/2 Zoll-Durchmesser mit Anschlussstücken 12, 16 kombinierbar, deren Gewinde 19 einen Durchmesser, vorzugsweise Innendurchmesser, von 1 1/2 Zoll oder 2 Zoll aufweisen. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Gehäuse 10 mit einem 2 Zoll-Durchmesser mit Anschlussstücken 12, 16 kombinierbar, deren Gewinde 19 einen Durchmesser, vorzugsweise Innendurchmesser, von 2 Zoll aufweisen.
Somit stellt vorliegende Erfindung ein Baukastensystem der Sicherheitsabsperrvorrichtung 1, insbesondere ein Baukastensystem für Rohrbruchsicherungsventile, zum automatischen Absperren von einer der Sicherheitsabsperrvorrichtung in einer Strömungsrichtung 5 nachgeordneten Leitung bereit, das die folgenden Merkmale aufweist: (a) ein rohrförmiges Gehäuse 10 mit einem bestimmten Durchmesser, das im Inneren einen Ventilsitz 18 aufweist und das mit Anschlussstücken 12, 16 unterschiedlichen Durchmessers kombinierbar ist, (b) einen in axialer Richtung des Gehäuses 10 bewegbaren Schließkörper 30, der entgegen der Strömungsrichtung 5 vor dem Ventilsitz 18 durch eine Feder 40 in einer Offenstellung angeordnet ist, der im Gehäuse 10 durch eine bewegbare Kolbenführung 20 gehalten ist, und der sich entgegen der Strömungsrichtung 5 verjüngt, wobei die Feder 40 zwischen der Kolbenführung 20 und dem Ventilsitz 18 angeordnet ist und den Schließkörper 30 zumindest teilweise umgibt. Vorzugsweise weist ein Satz von Anschlussstücken die Anschlussstücke 12, 16 mit gleichem Durchmesser des Gewindes 19 auf. Unterschiedliche Sätze von Anschlussstücken unterscheiden sich im Durchmesser des Gewindes 19, wobei ein bestimmter Durchmesser des Gehäuses 10 mit mindestens zwei Sätzen von Anschlussstücken kombinierbar ist.
Innerhalb des Gehäuses 10 zwischen den Anschlussstücken 12, 16 ist in axialer Richtung bewegbar ein Schließkörper 30 angeordnet. Der Schließkörper 30 wird vorzugsweise durch eine Kolbenführung 20 mittig im Gehäuse 10 gehalten und parallel zur Längsachse des Gehäuses 10 geführt. Die Kolbenführung 20 ist an die innere Form und Öffnung des bevorzugt zylindrischen Gehäuses 10 derart angepasst, dass sie in Längsrichtung des Gehäuses 10 versetzbar ist.
Um ein Durchströmen der Kolbenführung 20 zu gewährleisten, sind entsprechende Durchbrüche 24 mit beliebiger Gestalt in der Kolbenführung 20 vorgesehen. Zur Befestigung des Schließkörpers 30 in der Kolbenführung 20 ist eine zentrale Öffnung 22 vorhanden, in die der Schließkörper 30 mit seinem entgegen der Strömungsrichtung orientierten Befestigungsende einklebbar, einpressbar oder über ein Gewinde einschraubbar ist.
Die Sicherheitsabsperrvorrichtung 1 wird in Strömungsrichtung S vom Eingang E zum Ausgang A von einem Medium, beispielsweise Flüssigkeiten oder Gase, durchströmt. Um den über die Kolbenführung 20 axial bewegbaren Schließkörper 30 in einer Offenstellung zu halten, ist die Kolbenführung 20 in axialer Richtung mit Hilfe einer Feder 40 entgegen der Strömungsrichtung S vorgespannt. Die Feder 40 ist vorzugsweise zwischen dem stromabwärts angeordneten Anschlussstück 16 und der Kolbenführung 20 eingespannt. Gemäß einer Ausführungsform ist es bevorzugt, die Feder 40 an der Innenseite des Gehäuses 10 zu befestigen, um damit die Kolbenführung 20 vorzuspannen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Feder 40 als zylindrische Schraubenfeder (nicht gezeigt) ausgebildet. Ihr Außendurchmesser ist kleiner als der Innendurchmesser des Gehäuses 10 und ihr Innendurchmesser ist bevorzugt so groß, dass die Feder 40 angrenzend an die Innenwand des Gehäuses 10 angeordnet ist. Für diese Ausgestaltung kann zudem der Schließkörper 30 im Inneren der Feder 40 angeordnet werden und er ist bewegbar. Aufgrund dieser Anordnung beeinflusst die Feder 40 vernachlässigbar gering dessen den Strom des Mediums durch die Sicherheitsabsperrvorrichtung 1.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, die in den 1 bis 8 dargestellt ist, besitzt die Feder 40 eine konische Außenkontur, die sich in Richtung der Kolbenführung 20 verjüngt. Vorzugsweise hat die konische Feder 40 angrenzend an das Anschlussstück 16 einen Außendurchmesser, der nur unwesentlich kleiner als der Innendurchmesser des Gehäuses 10 ist. An dieser Seite stützt sich die Feder 40 vorzugsweise an dem ins Innere des Gehäuses 10 ragenden Ende des Anschlussstücks 16 ab. Das konisch zulaufende Ende der Feder 40 stützt sich im radial mittigen Bereich der Kolbenführung 20 ab. Die Feder 40 ist vorzugsweise als Kegeldruckfeder oder Kegelstumpffeder ausgebildet.
Wie des Weiteren anhand der 1 bis 8 erkennbar ist, sind die konische Feder 40 und der Schließkörper 30 in ihrer Form derart aneinander angepasst, dass der Schließkörper 30 im Inneren der Feder 40 angeordnet ist.
In der Offenstellung der Sicherheitsabsperrvorrichtung 1 gemäß 1, 2 und 4 stellt die konische Feder 40 ausreichend große Zwischenräume zwischen ihren Windungen bereit, so dass das strömende Medium hindurchtreten kann. Mit zunehmendem Volumenstrom in Strömungsrichtung S durch die Sicherheitsabsperrvorrichtung 1 wird die konische Feder 40 komprimiert. Dadurch verkleinern sich die Abstände zwischen den Windungen der Feder 40, und die Feder 40 erzeugt mit zunehmender Kompression eine in ihrer Größe zunehmende Federstaufläche. Diese Federstaufläche wird durch das strömende Medium angeströmt und mit einer Kraft in Strömungsrichtung S beaufschlagt. Diese Kraft unterstützt eine Bewegung des Schließkörpers 30 in seine Schließstellung in einem Ventilsitz 18 des Anschlussstücks 16.
Um die Strömungsverhältnisse innerhalb der Sicherheitsabsperrvorrichtung 1 möglichst gleichmäßig zu gestalten, besitzt der Schließkörper 30 vorzugsweise eine Gestalt, die sich entgegen der Strömungsrichtung S verjüngt. Dies ist vorzugsweise eine konische, tropfenfömige, birnenförmige, kegelförmige, hantelförmige oder zylindrisch abgesetzte Gestalt, wobei die unterschiedlichen Gestaltungen unterschiedlich große axiale Endbereiche 36, 38 aufweisen. Daher umfasst der Schließkörper 30 einen aufgeweiteten Bereich 38 und einen verjüngten Bereich 36. Der Schließkörper 30 weist vorzugsweise angrenzend an die Kolbenführung 20 oder bei einer hantelförmigen Gestalt annähernd mittig, bezogen auf seine Länge, den geringsten Außendurchmesser auf. An diesen Stellen strömt das Medium am langsamsten verglichen mit dem aufgeweiteten Bereich 38 des Schließkörpers 30 am Schließkörper 30 vorbei, so dass hier auch ein höherer Druck im Medium vorliegt, verglichen mit dem aufgeweiteten Bereich 38 des Schließkörpers 30.
Strömt das Medium in Strömungsrichtung S am aufgeweiteten Bereich 38 vorbei, wird es beschleunigt und der Druck im Medium nimmt ab. Um das durch die Form des Schließkörpers 30 in Strömungsrichtung im Gehäuse 10 entstehende Druckgefälle zu unterstützen, weist das Anschlussstück 16 einen als Konfusor ausgebildeten Ventilsitz 18 auf. Gemäß unterschiedlicher bevorzugter Ausführungsformen vorliegender Erfindung besitzt der Konfusor 18 einen kreisförmigen Querschnitt und einen konstanten oder einen stetig abnehmenden Einschnürungswinkel bezogen auf die Längsachse des Gehäuses 10. Da der Konfusor 18 die Strömungsgeschwindigkeit des Mediums erhöht, wird dadurch der Druck im Medium im Bereich des Konfusors 18 weiter abgesenkt. Dadurch zeichnet sich die Sicherheitsabsperrvorrichtung 1 durch ein in Strömungsrichtung S vorhandenes Druckgefälle entlang und in Strömungsrichtung S vor dem Schließkörper 30 aus.
Es ist des Weiteren bevorzugt, den Ventilsitz und/oder Konfusor 18 konisch auszubilden, so dass sich der Schließkörper 30 in seiner Schließposition dort selbständig zentriert und abdichtend aufgenommen wird. Die Schließstellung der Sicherheitsabsperrvorrichtung 1 ist in den 3 und 5 veranschaulicht.
Die 6 bis 8 zeigen weitere bevorzugte Ausführungsformen der Sicherheitsabsperrvorrichtung 1. Diese zeichnen sich gerade durch unterschiedliche Ausgestaltungen des Schließkörpers 30 und des mit dem Schließkörper 30 zusammenwirkenden Ventilsitzes 18 aus. Während beispielsweise die 1 bis 3 das Anschlussstück 16 mit einem bevorzugten Konfusor als Ventilsitz zeigen, ist es ebenfalls bevorzugt, das Anschlussstück 16 an Stelle des Konfusors mit einer Düsenanordnung 18V am Ventilsitz 18 gemäß den 6 und 7 vorzusehen. Die Düsenanordnung 18V wird durch eine radiale Aufwölbung in den Strom des Mediums, d. h. senkrecht zur Strömungsrichtung S, gebildet. Die. Sicherheitsabsperrvorrichtung 1 der 6 bis 8 ist jeweils in geschlossenem Zustand dargestellt, in dem der aufgeweitete Bereich 38 des Schließkörpers 30 abdichtend am Ventilsitz 18 anliegt. Zudem sind in den Sicherheitsabsperrvorrichtungen 1 der 6 bis 8 der Schließkörper 30 und die Kolbenführung 20 durch die konische Feder 40 entgegen der Strömungsrichtung S federvorgespannt.
In 6 weist der Schließkörper 30 eine zylindrisch abgesetzte Gestalt auf. Der der Kolbenführung 20 zugewandte Teil 32 des Schließkörpers 30 weist eine zylindrische Form auf. Im aufgeweiteten Bereich 38 des Schließkörpers 30 ist ein gegenüber dem zylindrischen Bereich 32 abgesetzter Bereich 38 vorgesehen. Dieser abgesetzte Bereich 38 weitet sich radial nach außen auf, wobei die Aufweitung durch eine mit konstantem Winkel zur Längsachse des Schließkörpers 30 verlaufende geneigte Ebene gebildet wird. Bezogen auf die Länge des Schließkörpers 30 ist der aufgeweitete Bereich 38 gesehen in Strömungsrichtung S im letzten Füntel bis Sechstel der Länge des Schließkörpers 30 angeordnet. Der Schließkörper der 6 und auch die Schließkörper 30 der 1 bis 5 und 7 bis 8 zeichnen sich somit durch eine Form aus, die sich entgegen der Strömungsrichtung S verjüngt. Der aufgeweitete Bereich 38 ist an den Ventilsitz 18 des Anschlussstücks 16 angepasst, so dass dieser dort dichtend aufgenommen wird. Der Ventilsitz 18 weist ebenfalls die bevorzugte Form eines Konfusors (nicht gezeigt) oder der Düsenanordnung 18V auf.
7 zeigt eine weitere Ausgestaltung des Schließkörpers 30. Hier ist der aufgeweitete Bereich 38 durch eine wulstförmig gekrümmte radiale Aufweitung im Vergleich zu einem zylindrischen Bereich 32 gebildet. Der aufgeweitete Bereich 38 der 7 ist ebenfalls im letzten Fünftel bis letzten Sechstel der Länge des Schließkörpers 30 gesehen in Strömungsrichtung S angeordnet. In seiner radialen Ausdehnung ist der aufgeweitete Bereich 38 derart gewählt, dass er vom Ventilsitz 18 in der bevorzugten Form eines Konfusors (nicht gezeigt) oder einer Düsenanordnung 18V teilweise aufgenommen wird. Somit ist auch in dieser Ausführungsform der abdichtende Sitz des aufgeweiteten Bereichs 38 des Schließkörpers 30 im Ventilsitz 18 gewährleistet.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung des Schließkörpers 30 zeigt B. Hier ist der Schließkörper 30 ebenfalls zylindrisch abgesetzt ausgebildet, wobei der aufgeweitete Bereich 38 stufenförmig gestaltet ist. Der aufgeweitete Bereich 38 wird durch die Kombination einer im Vergleich zur Strömungsrichtung S geneigten Ebene und einer parallel zur Strömungsrichtung S verlaufenden Ebene gebildet. In Anpassung an den hier dargestellten aufgeweiteten Bereich 38 ist der Ventilsitz 18 flächig ausgebildet und vorzugsweise senkrecht zur Strömungsrichtung S orientiert. In der in 8 dargestellten Schließstellung liegt der aufgeweitete Bereich 38 des Schließkörpers 30 an der Fläche des Ventilsitzes 18 an. Gemäß der hier dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist die Längsachse des Schließkörpers 30 senkrecht zur Anlagefläche des Ventilsitzes 18 orientiert.
Auch durch die in den 6 bis 8 dargestellten bevorzugten Ausführungsformen des Schließkörpers 30 werden ähnliche Strömungsverhältnisse in der Sicherheitsabsperrvorrichtung 1 erzielt, wie sie unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 erläutert worden sind.
Im Falle eines Schlauch- oder Rohrbruchs in Strömungsrichtung S vor der Sicherheitsabsperrvorrichtung 1 nimmt die Strömungsgeschwindigkeit und der Volumenstrom des Mediums innerhalb der Sicherheitsabsperrvorrichtung 1 zu. Um die Strömungs- und Druckverhältnisse in der Sicherheitsabsperrvorrichtung 1 vorteilhaft zu gestalten, ist bevorzugt nach dem Eingang E des Gehäuses 10 ein Diffusor 14 vorgesehen. Gemäß einer Ausführungsform ist der Diffusor 14 im Gehäuse 10 ausgebildet. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Diffusor 14 im Endbereich des Anschlussstücks 12 ausgebildet.
Bei Zunahme der Strömung in der Sicherheitsabsperrvorrichtung 1 wird der Schließkörper 30 durch den durch ihn hervorgerufenen Staudruck und vorzugsweise durch den Staudruck der zunehmend komprimierten konischen Feder 40 in seine Schließstellung im Ventilsitz 18 gedrückt (vgl. 3 und 5 bis 8). Zudem entsteht auf Grund der Strömungsverhältnisse in der Sicherheitsabsperrvorrichtung 1 vorzugsweise im Bereich des Konfusors 18 ein zusätzlicher Unterdruck, der den Schließkörper 30 in seine Schließstellung zieht. In seiner Schließstellung ist der aufgeweitete Bereich 38 des Schließkörpers 30 dichtend im Konfusor 18 oder im Ventilsitz 18 aufgenommen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Schließkörper 30 mit einer zentralen Durchgangsbohrung 32 versehen. Die Durchgangsbohrung 32 dient der Entlüftung eines Rohrsystems mit Sicherheitsabsperrvorrichtung 1 nach Reparatur eines Schlauch- oder Rohrbruchs, um die Sicherheitsabsperrvorrichtung 1 wieder zu öffnen. Um die Sicherheitsabsperrvorrichtung 1 auf Medien unterschiedlicher Viskosität abstimmen zu können, wird die Durchgangsbohrung 32 vorzugsweise mit einer Düsenanordnung 34 oder einer Blende kombiniert.
Die in den 4 und 5 dargestellte Ausführungsform der Sicherheitsabsperrvorrichtung 1 umfasst einen Schließkörper 30 ohne Durchgangsbohrung 32. Was die anderen konstruktiven Merkmale betrifft, besitzt die Ausführungsform der 4 und 5 die gleichen Eigenschaften, wie die Ausführungsform der 1 bis 3. Wie man anhand der 4 und 5 erkennen kann, ist an der Sicherheitsabsperrvorrichtung 1 ein externes Be- und Entlüftungssystem 50 vorgesehen. Das Anschlussstück 12 weist in dieser Ausführungsform eine Bohrung 52 senkrecht zur Strömungsrichtung S auf. Die Bohrung 52 ist zwischen Gewinde 19 und Diffusor 14 angeordnet. Es ist ebenfalls bevorzugt, die Bohrung 52 geneigt im Vergleich zur Strömungsrichtung sowie an einer anderen Stelle anzuordnen. Die Bohrung 52 ist mit einem Gewinde 56 und einer flüssigkeitsdichten Verschraubung 58 ausgestattet, die eine Verbindung zu einer parallel zur Strömungsrichtung S verlaufenden Rohrleitung bzw. Bypassleitung 60 herstellt. Die Rohrleitung 60 dient dem Entlüften eines Leitungssystems nach einem Leitungsbruch und dem Belüften des Leitungssystems nach abgeschlossener Reparatur einer geborstenen Leitung.
Das Anschlussstück 16 umfasst ebenfalls eine Bohrung 54 mit Gewinde 55 und einem Verschlussstopfen 57. Die Bohrung 54 ist zwischen Ventilsitz 18 und Gewinde 19 angeordnet und verläuft vorzugsweise senkrecht oder geneigt im Vergleich zur Strömungsrichtung S. Parallel zur Bohrung 54 ist eine weitere Bohrung 64 im Anschlussstück 16 vorgesehen. Diese Bohrung 54 mündet auf der dem Strömungskanal innerhalb des Gehäuses 10 zugewandten Seite in eine mehrstufig ausgebildete Querbohrung 66. Die Bohrung 64 ist an der Außenseite des Gehäuses 10 ebenfalls mit einem Gewinde 62 zur Aufnahme einer flüssigkeitsdichten Verschraubung 65 ausgestattet. Die mehrstufige Querbohrung 66 ist vorzugsweise in einem seitlich vergrößerten Bereich des Anschlussstücks 16 vorgesehen. Sie umfasst ein Gewinde 68 zur Aufnahme eines ebenfalls mehrstufig ausgestalteten Absperrelements 70. Durch dieses verstellbare Absperrelement 70 ist das in Strömungsrichtung S der Sicherheitsabsperrvorrichtung 1 nachgeschaltete Leitungssystem durch die Querbohrung 66, die die beiden senkrecht zur Strömungsrichtung verlaufenden Bohrungen 54 und 64 verbindet, gezielt belüftbar. Zur Sicherung der eingestellten Position des Absperrelements 70 kann dieses durch eine Verdrehsicherung 72 gesichert werden.
Auf der der Bohrung zugewandten Seite des Absperrelements 70 ist dieses mit einem Ventilsitz 74 zur Abdichtung der Fluidströmung durch die Bypassleitung 60 ausgerüstet. Zudem ist das Absperrelement 70 auf der dem Gewinde zugewandten Seite mit einem Dichtelement 76 zum Anschlussstück 16 abgedichtet.
Es versteht sich, dass die einzelnen Komponenten der unterschiedlichen Ausführungsformen der Sicherheitsabsperrvorrichtung 1 gemäß den 1 bis 8 untereinander austauschbar sind. So ist es ohne weiteres möglich, die Schließkörper 30 und Anschlussstücke 12, 16 der Ausführungsformen gemäß den 1 bis 3 und 6 bis 8 in den Ausführungsformen der 4 und 5 einzusetzen. In diesem Fall ist es klar, dass die zentrale Bohrung 32 im Schließkörper 30 weggelassen wird, da die Be- und Entlüftung der Sicherheitsabsperrvorrichtung 1 über das externe Leitungssystem erfolgt. In gleicher Weise ist es bevorzugt, die Ausführungsformen der Sicherheitsabsperrvorrichtung 1 gemäß den 1 bis 3 und 6 bis 8 mit dem externen Be- und Entlüftungssystem der 4 und 5 auszustatten.
9 zeigt ein Flussdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform eines Herstellungsverfahrens für die Sicherheitsabsperrvorrichtung 1. Im Rahmen des Herstellungsverfahrens wird zunächst im Schritt I das rohrförmige Gehäuse 10 bereitgestellt. Nachfolgend wird vorzugsweise der Schließkörper 30 auf einer Montagevorrichtung befestigt und die vorzugsweise konisch geformte Feder 40 mit ihrem größeren Querschnitt voran über den Schließkörper 30 geschoben. Anschließend wird die Kolbenführung 20 am Schließkörper 30 befestigt. Gemäß einer Verfahrensalternative werden Schließkörper 30 und Kolbenführung 20 mit Klebstoff benetzt und miteinander verbunden. Es ist ebenfalls denkbar, Schließkörper 30 und Kolbenführung 20 über ein Gewinde oder eine Pressverbindung aneinander zu befestigen. Nachdem der Schließkörper 30 innerhalb der Kolbenführung 20 befestigt worden ist, beispielsweise mittels Kleben, Verpressen, Verschrauben oder einer geeigneten Kombination davon, wird die Kolbenführung 20 mit Schließkörper 30 in das Gehäuse 10 eingesetzt (Schritt II).
Nachfolgend werden vorzugsweise im Schritt III die zylindrische Feder 40 oder die konisch geformte Feder 40 und der Schließkörper 30 mit Kolbenführung 20 innerhalb des Gehäuses 10 angeordnet. Der Schließkörper 30 wird nun gegen den Ventilsitz 18 im Gehäuse 10 federvorgespannt, indem das Anschlussstück 16 in dem in Strömungsrichtung S rechten Ende des Gehäuses 10 befestigt wird. Dazu wird vorzugsweise das Gehäuse 10 erwärmt, um dann zwischen Gehäuse 10 und Anschlussstück 16 die bevorzugte thermische Klebe-Schrumpf-Verbindung herzustellen. Es ist ebenfalls bevorzugt, das Anschlussstück 16 über eine Klebeverbindung oder einen Presssitz zu befestigen. In das erwärmte Gehäuse 10 wird dann das Anschlussstück 16 eingesetzt und danach das Gehäuse 10 abgekühlt. Des Weiteren ist es bevorzugt, das Anschlussstück 16 mit Konfusor 18 oder Düsenanordnung 18V sowie das Anschlussstück 12 mit Diffusor 14 bereitzustellen (Schritt IV).
Zuvor oder gleichzeitig mit dem Anschlussstück 16 (siehe unten) wird das Anschlussstück 12 im Gehäuses 10 befestigt, um für die Kolbenführung 20 einen Anschlagpunkt bereitzustellen (Schritt V). Dazu könnte vorzugsweise die Erwärmung des Gehäuses 10 genutzt werden, um ebenfalls eine thermische Klebe-Schrumpf-Verbindung zu erzielen.
Bezugszeichenliste

1: Sicherheitsabsperrvorrichtung
10: Gehäuse
12, 16: Anschlussstück
14: Diffusor
18: Ventilsitz, Konfusor
18V: Düsenanordnung
19: Gewinde
20: Kolbenführung
22: Verbindung zum Schließkörper 30
24: Durchbruch
30: Schließkörper
32: Durchgangsbohrung
34: Blende
36, 110: verjüngter Bereich
38: aufgeweiteter Bereich
40: Feder
50: Be-/Entlüftungssystem
52, 54, 62: Bohrung
55, 56, 64, 68: Gewinde
57: Stopfen
58, 65: flüssigkeitsdichte Verschraubung
60: Rohrleitung/Bypassleitung
66: Querbohrung
70: Absperrelement
72: Verdrehsicherung
74: Ventilsitz
76: Dichtung
78: Konfusor
S: Strömungsrichtung
E: Eingang
A: Ausgang

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102004032236 B4 [0003, 0007]
DE 10351041 B4 [0003, 0006]
DE 202009010887 U1 [0003]

Claims

Sicherheitsabsperrvorrichtung (1), insbesondere ein Rohrbruchsicherungsventil, zum automatischen Absperren von einer der Sicherheitsabsperrvorrichtung in einer Strömungsrichtung (5) nachgeordneten Leitung, die die folgenden Merkmale aufweist: a) ein rohrförmiges Gehäuse (10, 12, 16), das im Inneren einen Ventilsitz (18) aufweist, b) einen in axialer Richtung des Gehäuses (10) bewegbaren Schließkörper (30), der entgegen der Strömungsrichtung (5) vor dem Ventilsitz (18) durch eine Feder (40) in einer Offenstellung angeordnet ist, der im Gehäuse (10) durch eine bewegbare Kolbenführung (20) gehalten ist, und der sich entgegen der Strömungsrichtung (5) verjüngt, wobei c) die Feder (40) zwischen der Kolbenführung (20) und dem Ventilsitz (18) angeordnet ist und den Schließkörper (30) zumindest teilweise umgibt.
Sicherheitsabsperrvorrichtung (1) gemäß Anspruch 1, deren Gehäuse (10, 12, 16) einen zentralen Zylinder (10) mit zwei einander gegenüberliegend angeordneten Anschlussstücken (12, 16) aufweist.
Sicherheitsabsperrvorrichtung (1) gemäß Anspruch 2, in der die Anschlussstücke (12, 16) an dem zentralen Zylinder (10) klebend befestigt sind.
Sicherheitsabsperrvorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, in der der Schließkörper (30) rotationssymmetrisch und tropfenförmig ausgebildet ist und ein sich verjüngender Bereich (36) des Schließkörpers (30) entgegen der Strömungsrichtung (5) orientiert ist.
Sicherheitsabsperrvorrichtung (1) gemäß Anspruch 4, in der ein aufgeweiteter Bereich (38) des Schließkörpers (30) mittig in Strömungsrichtung (5) vor dem Ventilsitz (18) angeordnet ist und von dem Ventilsitz (18) abdichtend aufnehmbar ist.
Sicherheitsabsperrvorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem der Ventilsitz (18) als Konfusor ausgebildet ist.
Sicherheitsabsperrvorrichtung (1) gemäß einem der vorher gehenden Ansprüche, in dem die Feder (40) eine zylindrische Form oder eine sich entgegen der Strömungsrichtung (5) verjüngende Form aufweist.
Sicherheitsabsperrvorrichtung (1) gemäß einem der vorher gehenden Ansprüche, in der der Schließkörper (30) in axialer Richtung mittig eine Belüftungsbohrung (32) aufweist.
Sicherheitsabsperrvorrichtung (1) gemäß Anspruch 8, in der die Belüftungsbohrung (32) eine Düse und/oder eine Blende (34) umfasst.
Sicherheitsabsperrvorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, in der das Gehäuse (10) in Strömungsrichtung (3) vor der Kolbenführung (20) einen Diffusor (14) aufweist.
Sicherheitsabsperrvorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 oder 10, die seitlich vom Gehäuse (10, 12, 14) eine Leitungsanordnung (50) zum Entlüften der Sicherheitsabsperrvorrichtung (1) aufweist.
Rohrleitungssystem mit mindestens einer Sicherheitsabsperrvorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
Herstellungsverfahren für eine Sicherheitsabsperrvorrichtung (1), insbesondere eine Sicherheitsabsperrvorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, das die folgenden Schritte aufweist: a) Bereitstellen eines rohrförmigen Gehäuses (10), b) Einsetzen einer im Gehäuse (10) bewegbaren Kolbenführung (20) mit Schließkörper (30) in das Gehäuse (10), wobei c) der Schließkörper (30) gegen einen Ventilsitz (18) im Gehäuse (10) federvorgespannt wird.
Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 13 mit dem weiteren Schritt: Befestigen von jeweils einem Anschlussstück (12, 16) an den gegenüberliegenden Enden des Gehäuses (10), vorzugsweise mittels Kleben und/oder Einpressen.
Herstellungsverfahren gemäß einem der Ansprüche 13 oder 14 mit dem weiteren Schritt: Anordnen einer zylindrischen Feder (40) oder einer konisch geformten Feder (40) zwischen Ventilsitz (18) und Kolbenführung (20) des Schließkörpers (30).
Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 14 mit dem weiteren Schritt: Bereitstellen eines Anschlussstücks (16) mit Konfusor (18), und Bereitstellen eines Anschlussstücks (12) mit Diffusor (14).
Ein Baukastensystem einer Sicherheitsabsperrvorrichtung (1), insbesondere ein Baukastensystem für eine Sicherheitsabsperrvorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, zum automatischen Absperren von einer der Sicherheitsabsperrvorrichtung (1) in einer Strömungsrichtung (S) nachgeordneten Leitung bereit, das die folgenden Merkmale aufweist: (a) ein rohrförmiges Gehäuse (10) mit einem bestimmten Durchmesser, das im Inneren einen Ventilsitz (18) aufweist und das mit Anschlussstücken (12, 16) unterschiedlichen Durchmessers kombinierbar ist, (b) einen in axialer Richtung des Gehäuses (10) bewegbaren Schließkörper (30), der entgegen der Strömungsrichtung (S) vor dem Ventilsitz (18) durch eine Feder (40) in einer Offenstellung angeordnet ist, der im Gehäuse (10) durch eine bewegbare Kolbenführung (20) gehalten ist, und der sich entgegen der Strömungsrichtung (S) verjüngt, wobei die Feder (40) zwischen der Kolbenführung (20) und dem Ventilsitz (18) angeordnet ist und den Schließkörper (30) zumindest teilweise umgibt.