DE102012208243A1

DE102012208243A1 - Absperrventil mit Heizelement, insbesondere für ein Schienenfahrzeug

Info

Publication number: DE102012208243A1
Application number: DE201210208243
Authority: DE
Inventors: Christian Schneider
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2012-05-16
Filing date: 2012-05-16
Publication date: 2013-11-21
Also published as: EP2812617A1; WO2013171000A1; CA2873649A1; US20150114487A1; CN204403546U

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Absperrventil mit einem Absperrelement (20), das in einem Gehäuse gehalten ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Absperrventil zumindest eine Aussparung (100, 110, 300) aufweist, in die ein Heizelement (120, 130, 310) einsetzbar oder eingesetzt ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Absperrventil mit einem Absperrelement, das in einem Ventilgehäuse mechanisch gehalten und geführt wird.
Bekanntermaßen besteht das Problem, dass bei einem Einsatz von Absperrventilen in kalten Arbeitsbereichen oder im Außenbereich ein "Einfrieren" der Absperrventile auftreten kann. Ein solches Einfrieren kann beispielsweise eintreten, wenn sich im Bereich des Absperrelements Flüssigkeit sammelt, die aufgrund einer zu tiefen Außentemperatur gefriert. Die Folge eines Einfrierens kann darin bestehen, dass das Absperrventil nicht mehr oder nur noch schwer betätigt werden kann und das mit dem Absperrventil ausgestattete Leitungs- oder Schlauchsystem unbenutzbar oder zumindest in der Benutzbarkeit eingeschränkt wird.
Im Bereich der Schienenfahrzeugtechnik ist ein Einfrieren von Absperrventilen besonders nachteilig, weil die Schienenfahrzeuge bei eingefrorenen Ventilen unter Umständen nicht mehr eingesetzt werden können, beispielsweise, weil nötige Wartungsarbeiten (z. B. Auffüllen von Frischwasser oder Ablassen von aufgefangenem Abwasser) nicht oder nicht in den geplanten Zeitfenstern durchgeführt werden können.
Um ein Einfrieren von Absperrventilen zu vermeiden, wird von der Firma ESBOtherm eine Heizvorrichtung angeboten, die außen um das zu heizende Absperrventil herum angebracht wird. Die vorbekannte Heizvorrichtung umfasst ein Korbgitter und ein Heizband, das von außen um das Absperrventil herumgelegt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein bezüglich der oben beschriebenen Einfrierproblematik verbessertes Absperrventil anzugeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Absperrventil mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Absperrventils sind in Unteransprüchen angegeben.
Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Absperrventil zumindest eine Aussparung aufweist, in die ein Heizelement einsetzbar oder eingesetzt ist.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Absperrventils ist darin zu sehen, dass die erfindungsgemäß vorgesehene Aussparung ein Einsetzen eines Heizelements unmittelbar in das Absperrventil ermöglicht, so dass ein unmittelbarer Wärmeübergang vom Heizelement in das Absperrventil ermöglicht wird. Mit anderen Worten lässt sich das Heizelement ganz oder zumindest teilweise innerhalb des Absperrventils integrieren, wodurch die Heizleistung des Heizelementes in vorteilhafter Weise dort erzeugt wird, wo sie benötigt wird.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Absperrventils ist darin zu sehen, dass aufgrund der Integration des Heizelements in der Aussparung des Absperrventils eine Behinderung einer Bedieneinrichtung, wie beispielsweise eines Bedienhebels, durch das Heizelement zuverlässig vermieden werden kann.
Ein zusätzlicher wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Absperrventils besteht darin, dass dieses wegen der Integration des Heizelements sehr kompakt realisiert werden kann und somit auch in Schienenfahrzeugen gut eingesetzt werden kann.
Vorzugsweise wird das Heizelement innerhalb des Absperrventils angeordnet und mit dem Ventilgehäuse des Absperrventils untrennbar verbunden. Alternativ kann die Anordnung der Aussparung auch derart gewählt werden, dass eine Zugänglichkeit des Heizelements von außen – beispielsweise zu Wartungs- oder Austauschzwecken – gewährleistet bleibt.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem Absperrventil um einen Kugelhahn mit einem kugelförmigen, eine Durchgangsöffnung aufweisenden Absperrelement, das in einem Kugelhahngehäuse drehbar gehalten ist.
Im Falle eines Kugelhahnes wird es als besonders vorteilhaft angesehen, wenn sich die zumindest eine Aussparung im Inneren des Kugelhahns befindet und in die zumindest eine Aussparung ein Heizelement eingesetzt ist, das von dem Kugelhahngehäuse vollständig oder zumindest abschnittsweise umschlossen wird.
Vorzugsweise ist zumindest eine Aussparung auf der Gehäuseinnenseite des Kugelhahngehäuses angebracht.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Aussparung oder eine der Aussparungen ein von außen zugängliches Sackloch im Kugelhahn bildet, in das ein Heizelement einsteckbar oder eingesteckt ist. Das Sackloch ist vorzugsweise im Kugelhahngehäuse des Kugelhahns ausgebildet.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Aussparung oder die Aussparungen ein von außen zugängliches Durchgangsloch im Kugelhahn bilden, in die ein Heizelement einsteckbar oder eingesteckt ist. Ein solches Durchgangsloch ist vorzugsweise im Kugelhahngehäuse des Kugelhahnes ausgebildet.
Bei dem Heizelement handelt es sich vorzugsweise um ein elektrisches Heizelement, um ein besonders einfaches Beheizen zu ermöglichen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Heizelemente hermetisch im Kugelhahngehäuse eingeschlossen und von außen nicht zugänglich sind. Durch eine solche vollständige Einbettung in dem Kugelhahngehäuse werden die Heizelemente in vorteilhafter Weise vor äußeren Einflüssen wie Korrosion usw. geschützt.
Auch wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Heizelemente das kugelförmige Absperrelement des Kugelhahns berühren oder unmittelbar an dieses angrenzen, um den Wärmeübergang auf das kugelförmige Absperrelement zu optimieren.
Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf ein Schienenfahrzeug mit einem Leitungssystem zum Leiten eines Fluides und mit zumindest einem Absperrventil, wie es oben beschrieben worden ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Absperrventil zumindest eine Aussparung aufweist, in die ein elektrisches Heizelement eingesetzt ist.
Bezüglich der Vorteile des erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugs sei auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Absperrventil verwiesen, da die Vorteile des erfindungsgemäßen Absperrventils denen des erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugs im Wesentlichen entsprechen.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des Schienenfahrzeugs ist vorgesehen, dass das Absperrventil zwischen einem Abwassersammelbehälter des Schienenfahrzeugs und einem Absauganschluss zum Absaugen von Abwasser aus dem Abwassersammelbehälter angeordnet ist.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung des Schienenfahrzeugs ist vorgesehen, dass das Absperrventil zwischen einem Frischwassersammelbehälter des Schienenfahrzeugs und einem Befüllanschluss zum Befüllen des Frischwassersammelbehälters mit Frischwasser angeordnet ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert; dabei zeigen beispielhaft
1 ein erstes Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Absperrventil, bei dem es sich um einen Kugelhahn handelt,
2 den Kugelhahn gemäß 1 im Querschnitt,
3 den Kugelhahn gemäß 1 in einer Sicht von der Seite,
4 ein zweites Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Absperrventil, bei dem im Ventilgehäuse Löcher zur Aufnahme von Heizelementen vorgesehen sind,
5 ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Schienenfahrzeug mit Absperrventil und
6 ein zweites Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Schienenfahrzeug mit Absperrventil.
Der Übersicht halber werden für identische oder vergleichbare Komponenten in den Figuren stets dieselben Bezugszeichen verwendet.
In der 1 sieht man ein Absperrventil in Form eines Kugelhahns 10, der mit einem kugelförmigen Absperrelement 20 versehen ist. Das kugelförmige Absperrelement 20 weist eine Durchgangsöffnung 30 auf, die ein Durchfließen eines in der 1 nicht gezeigten Fluids, also einer Flüssigkeit oder eines Gases, in der in der 1 dargestellten Stellung des Absperrelements 20 ermöglicht.
In der 1 sieht man darüber hinaus einen Bedienhebel 40, der mit dem kugelförmigen Absperrelement 20 mechanisch verbunden ist und ein Verschwenken bzw. ein Verdrehen des Absperrelements 20 derart ermöglicht, dass ein Durchfluss des Fluids blockiert wird.
Das kugelförmige Absperrelement 20 wird von einem Kugelhahngehäuse 50 gehalten, das eine Durchgangsöffnung 60 aufweist. Durch die Durchgangsöffnung 60 ist ein Bolzen 70 (vgl. auch 2) hindurchgeführt, der eine mechanische Verbindung zwischen dem Bedienhebel 40 und dem Absperrelement 20 herstellt, wodurch eine Verschwenkbarkeit des Absperrelements 20 beim Verschwenken des Bedienhebels 40 gewährleistet wird.
Die Anschlüsse des Kugelhahns 10 für Fluidleitungen sind in der 1 mit dem Bezugszeichen 80 gekennzeichnet.
Die 2 zeigt den Kugelhahn 10 gemäß 1 im Querschnitt. Man erkennt den Bedienhebel 40, der über den Bolzen 70 mit dem kugelförmigen Absperrelement 20 in Verbindung steht. Der Bolzen 70 ist durch die Durchgangsöffnung 60 hindurchgeführt.
In dem Kugelhahngehäuse 50 sind darüber hinaus zwei ringförmige Aussparungen 100 und 110 in dem Kugelhahngehäuse 50 erkennbar. Die ringförmigen Aussparungen 100 und 110 sind vorzugsweise auf der Gehäuseinnenseite des Kugelhahngehäuses 50 angeordnet, alternativ können sie vollständig mechanisch in dem Kugelhahngehäuse 50 integriert sein.
In den beiden ringförmigen Aussparungen 100 und 110 befinden sich zwei ringförmige Heizelemente 120 und 130, die ein Beheizen des Kugelhahngehäuses 50 von innen ermöglichen. Durch die Anordnung der ringförmigen Heizelemente 120 und 130 wird ein optimaler Wärmeübergang auf das Kugelhahngehäuse 50 sowie auf das kugelförmige Absperrelement 20 gewährleistet, so dass ein Einfrieren des Kugelhahns 10 auch bei sehr niedrigen Außentemperaturen vermieden werden kann.
Ein weiterer Vorteil der Anordnung der beiden ringförmigen Heizelemente 120 und 130 im Inneren des Kugelhahngehäuses 50 besteht darin, dass eine Behinderung der Funktionsweise des Bedienhebels 40 durch die beiden Heizelemente verhindert wird; denn der Bedienhebel 40 steht in keinerlei mechanischem Kontakt mit den beiden Heizelementen.
Als vorteilhaft wird es angesehen, wenn die Heizelemente 120 und 130 das kugelförmige Absperrelement 20 berühren oder unmittelbar an dieses angrenzen.
Die 3 zeigt den Kugelhahn 10 gemäß 1 in einer Sicht von der Seite. Man erkennt eine elektrische Anschlussleitung 140, die in das Kugelhahngehäuse 50 hineinragt und eine elektrische Verbindung zu den beiden ringförmigen Heizelementen 120 und 130 (vgl. 2) ermöglicht. An dem den beiden Heizelementen abgewandten Leitungsende der elektrischen Anschlussleitung 140 ist ein elektrisches Anschlusselement 150 angeschlossen, mit dem eine elektrische Verbindung mit einer externen elektrischen Strom- oder Spannungsquelle ermöglicht wird.
Die beiden ringförmigen Heizelemente 120 und 130 sind vorzugsweise hermetisch im Kugelhahngehäuse 50 eingeschlossen und von außen nicht zugänglich. Durch eine solche vollständige Einbettung in dem Kugelhahngehäuse 50 werden die Heizelemente 120 und 130 in vorteilhafter Weise vor äußeren Einflüssen wie Korrosion usw. geschützt.
Die 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen Kugelhahn 10, dessen Kugelhahngehäuse 50 mit einer Durchgangsöffnung 60 versehen ist, durch die ein Bolzen 70 (vgl. 2) hindurchgeführt ist. Die Funktion des Bolzens 70 besteht darin, eine mechanische Verbindung zwischen einem Bedienhebel 40 und einem in der 4 nicht gezeigten Absperrelement im Inneren des Kugelhahngehäuses 50 herzustellen.
Darüber hinaus erkennt man in der 4 im Kugelhahngehäuse 50 vier Aussparungen, bei denen es sich um Löcher in Form von Sacklöchern 300 handelt. In jedes der Sacklöcher 300 ist jeweils ein elektrisches, vorzugsweise stabförmiges (z. B. zylindrisches) Heizelement 310 eingesteckt, um ein Beheizen des Kugelhahngehäuses 50 und damit des Kugelhahns 10 insgesamt von innen zu ermöglichen. Die Heizleistung der Heizelemente 310 wird somit unmittelbar auf das Kugelhahngehäuse 50 übertragen. Je tiefer die Sacklöcher 300 ausgeformt sind, desto besser ist der thermische Wirkungsgrad der Heizelemente 310.
Anstelle von Sacklöchern 300 können als Löcher auch Durchgangslöcher vorgesehen sein, in die die vorzugsweise stabförmigen (z. B. zylindrischen) Heizelemente 310 eingeschoben sind. Im Falle von Durchgangslöchern ist der thermische Wirkungsgrad der Heizelemente besonders groß, weil die Heizelemente komplett durch das Kugelhahngehäuse 50 bzw. den Kugelhahn 10 hindurchgeführt werden und dieses bzw. diesen passieren.
Als vorteilhaft wird es angesehen, wenn die Heizelemente 310 das kugelförmige Absperrelement 20 berühren oder unmittelbar an dieses angrenzen.
Die 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Schienenfahrzeug 400, das mit einem Abwassersammelbehälter 410 ausgestattet ist. Der Abwassersammelbehälter 410 steht über ein Leitungssystem 420 mit einem Absauganschluss 430 in Verbindung, der ein Absaugen von Abwasser aus dem Abwassersammelbehälter 410 ermöglicht.
Innerhalb des Leitungssystems 420, und zwar vorzugsweise zwischen dem Abwassersammelbehälter 410 und dem Absauganschluss 430 befindet sich ein Absperrventil 440, bei dem es sich beispielsweise um eines der im Zusammenhang mit den 1 bis 4 beispielhaft erläuterten Kugelhähne handeln kann. Das Absperrventil 440 weist ein Heizelement 450 auf, das in einer Aussparung 460 im Ventilgehäuse 470 eingesetzt ist. Das in die Aussparung 460 eingesetzte Heizelement 450 ermöglicht ein Aufheizen des Ventilgehäuses 470, so dass sich in vorteilhafter Weise ein Einfrieren des Absperrventils 440 bei niedrigen Außentemperaturen verhindern lässt.
Die 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Schienenfahrzeug 500, das mit einem Frischwassersammelbehälter 510 ausgestattet ist. Der Frischwassersammelbehälter 510 steht über ein Leitungssystem 520 mit einem Befüllanschluss 530 in Verbindung, der ein Einspeisen von Frischwasser in den Frischwassersammelbehälter 510 ermöglicht.
Innerhalb des Leitungssystems 520, und zwar vorzugsweise zwischen dem Frischwassersammelbehälter 510 und dem Befüllanschluss 530 befindet sich ein Absperrventil 540, bei dem es sich beispielsweise um eines der im Zusammenhang mit den 1 bis 4 beispielhaft erläuterten Kugelhähne handeln kann. Das Absperrventil 540 weist ein Heizelement 550 auf, das in einer Aussparung 560 im Ventilgehäuse 570 eingesetzt ist. Das in die Aussparung 560 eingesetzte Heizelement 550 ermöglicht ein Aufheizen des Ventilgehäuses 570, so dass sich in vorteilhafter Weise ein Einfrieren des Absperrventils 540 bei niedrigen Außentemperaturen verhindern lässt.
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims

Absperrventil mit einem Absperrelement (20), das in einem Gehäuse gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Absperrventil zumindest eine Aussparung (100, 110, 300) aufweist, in die ein Heizelement (120, 130, 310) einsetzbar oder eingesetzt ist.
Kugelhahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Absperrventil ein Kugelhahn (10) mit einem kugelförmigen, eine Durchgangsöffnung (30) aufweisenden Absperrelement (20) ist, das in einem Kugelhahngehäuse (50) drehbar gehalten ist.
Kugelhahn nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass – sich die zumindest eine Aussparung (100, 110, 300) im Inneren des Kugelhahns (10) befindet und – in die zumindest eine Aussparung (100, 110, 300) ein Heizelement (120, 130, 310) eingesetzt ist, das von dem Kugelhahngehäuse (50) vollständig oder zumindest abschnittsweise umschlossen wird.
Kugelhahn nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Aussparung (100, 110, 300) eine Aussparung (100, 110, 300) auf der Gehäuseinnenseite des Kugelhahngehäuses (50) ist.
Kugelhahn nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Aussparung ein von außen zugängliches Sackloch (300) im Kugelhahn bildet (10), in das ein Heizelement (310) einsteckbar oder eingesteckt ist.
Kugelhahn nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Sackloch (300) im Kugelhahngehäuse (50) des Kugelhahns ausgebildet ist.
Kugelhahn nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Aussparung ein von außen zugängliches Durchgangsloch (300) im Kugelhahn bildet, in das ein Heizelement (310) einsteckbar oder eingesteckt ist.
Kugelhahn nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchgangsloch im Kugelhahngehäuse (50) des Kugelhahns ausgebildet ist.
Kugelhahn nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement ein elektrisches Heizelement (120, 130, 310) ist.
Schienenfahrzeug (400, 500) mit einem Leitungssystem (420, 520) zum Leiten eines Fluids und mit zumindest einem Absperrventil (440, 540) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei in die zumindest eine Aussparung (460, 560) des Absperrventils ein elektrisches Heizelement (450, 550) eingesetzt ist.
Schienenfahrzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Absperrventil (440) zwischen einem Abwassersammelbehälter (410) des Schienenfahrzeugs (400) und einem Absauganschluss (430) zum Absaugen von Abwasser aus dem Abwassersammelbehälter (410) angeordnet ist.
Schienenfahrzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Absperrventil (540) zwischen einem Frischwassersammelbehälter (510) des Schienenfahrzeugs (500) und einem Befüllanschluss (530) zum Befüllen des Frischwassersammelbehälters (510) mit Frischwasser angeordnet ist.