DE102013107283B4 - Thermostatic safety valve for gaseous or fluid media - Google Patents

Abstract

Thermostatisches Sicherheitsventil für gasförmige oder fluide Medien, insbesondere zur temperaturgesteuerten Sperrung von gasförmigen oder fluiden Medien, mit einem Gehäuse (12), welches eine Einlassöffnung (14) und eine Auslassöffnung (16) aufweist, mit einer Durchlassöffnung (17), welche die Einlassöffnung (14) und Auslassöffnung (16) zum Durchströmen des Mediums verbindet und einem in oder an der Durchlassöffnung (17) angeordneten Ventilsitz (22), welcher mit einem Ventilelement (24) verschließbar ist, wobei die Durchlassöffnung (17) aus zumindest einer Bohrung (18) besteht, welche mit einem als Ring ausgebildeten Ventilelement (24) verschließbar ist und das als Ring ausgebildete Ventilelement (24) mit zumindest einem aus einer Formgedächtnislegierung ausgebildeten Stellelement (41) zwischen einer Schließposition (28) und einer Öffnungsposition (29) bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des zumindest einen Stellelementes (41) – eine Verdrehbewegung des als Ring ausgebildeten Ventilelementes (24) um eine Längsachse (39) des Gehäuses (12) ansteuerbar ist und das als Ring ausgebildete Ventilelement (24) zumindest eine Durchgangsbohrung (37) aufweist oder – eine radiale Schließbewegung des als Ring mit einem Schlitz (42) ausgebildeten Ventilelements (24) in Richtung auf eine Längsachse (39) des Gehäuses (12) zu ansteuerbar ist.Thermostatic safety valve for gaseous or fluid media, in particular for the temperature-controlled blocking of gaseous or fluid media, comprising a housing (12) which has an inlet opening (14) and an outlet opening (16), with a passage opening (17) which surrounds the inlet opening (17). 14) and outlet opening (16) for flowing through the medium and a valve seat (22) arranged in or on the passage opening (17) which can be closed by a valve element (24), wherein the passage opening (17) consists of at least one bore (18 ) which is closable with a valve element (24) designed as a ring and the valve element (24) designed as a ring is movable between a closed position (28) and an open position (29) with at least one actuating element (41) formed from a shape memory alloy, characterized in that by means of the at least one adjusting element (41) - a Verdrehbewegung de s formed as a ring valve element (24) about a longitudinal axis (39) of the housing (12) and formed as a ring valve element (24) has at least one through hole (37) or - a radial closing movement of the ring as a slot (42 ) formed valve element (24) in the direction of a longitudinal axis (39) of the housing (12) is controllable.

Description

Die Erfindung betrifft ein thermostatisches Sicherheitsventil für gasförmige oder fluide Medien gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a thermostatic safety valve for gaseous or fluid media according to the preamble of claim 1.

Aus der DE 10 2006 052 296 A1 ist ein thermostatisches Ventil zur Regelung eines Massenstroms bekannt, bei welchem ein Ventilelement innerhalb eines Gehäuses axial verschiebbar angeordnet ist und eine Durchlassöffnung freigibt und verschließt. An dem Ventilelement sind eine herkömmliche Schraubenfeder sowie ein weiteres, entgegen der Federkraft der Schraubenfeder wirkendes thermisches Stellelement aus einer Formgedächtnislegierung vorgesehen. Durch dieses thermische Stellelement ist eine axiale Verschiebebewegung des Ventilelementes bei einer Temperaturänderung des Massenstroms ansteuerbar.From the DE 10 2006 052 296 A1 a thermostatic valve for controlling a mass flow is known in which a valve element is arranged axially displaceable within a housing and a passage opening releases and closes. On the valve element, a conventional helical spring and another, acting against the spring force of the coil spring thermal actuator made of a shape memory alloy are provided. By this thermal control element is an axial displacement movement of the valve element at a temperature change of the mass flow can be controlled.

Aus der EP 2 181 375 B1 ist ein thermostatisches Sicherheitsventil zur Regelung eines Massenstromes bekannt, welches aus einem Gehäuse mit einer Einlassöffnung und einer Auslassöffnung besteht. Dazwischen liegend ist eine Durchlassöffnung zum Durchströmen des Massenstromes vorgesehen. In der Einlassöffnung ist ein Ventilsitz vorgesehen, welcher mit einem Ventilelement verschließbar ist. Bei diesem Sicherheitsventil wirkt zwischen dem Gehäuse und dem Ventilelement oder dem Gehäuse und dem Ventilsitz ein Stellelement, welches in zwei definierten Endlagen selbsthaltend anordenbar ist. Dabei kann das Ventilelement in dem Ventilsitz der Durchlassöffnung geschlossen gehalten werden. Als weitere selbsthaltende Position kann das Ventilelement gegenüber der Durchlassöffnung abgehoben und in einer Öffnungsposition gehalten werden. Solche thermostatische Sicherheitsventile haben sich im Einsatz bewährt, jedoch können diese thermostatischen Sicherheitsventile aufgrund deren konstruktiven Aufbaus und benötigten Bauraums in einzelnen Einsatzbereichen nicht eingebaut werden.From the EP 2 181 375 B1 a thermostatic safety valve for controlling a mass flow is known, which consists of a housing with an inlet opening and an outlet opening. In between lying a passage opening for the passage of the mass flow is provided. In the inlet opening a valve seat is provided, which is closable with a valve element. In this safety valve acts between the housing and the valve member or the housing and the valve seat, an actuator which is self-holding arranged in two defined end positions. In this case, the valve element can be kept closed in the valve seat of the passage opening. As a further self-holding position, the valve element can be lifted relative to the passage opening and held in an open position. Such thermostatic safety valves have proven themselves in use, but these thermostatic safety valves can not be installed due to their structural design and required space in individual applications.

Aus der DE 40 28 991 A1 ist ein Ventil bekannt, bei welchem eine Durchlassöffnung für ein Strömungsmedium von einem Verschlusselement umgeben ist, welches aus einem Metallstreifen aus einer Formgedächtnislegierung besteht. Das Strömungsmedium wird über eine Zuleitung dem Ventil zugeführt und über benachbart zum Verschlusselement angeordnete Schlauchleitungen abgeführt. Sobald das Strömungsmedium eine Umwandlungstemperatur übersteigt, öffnet das Ventil beziehungsweise der Metallstreifen aus einer Formgedächtnislegierung vergrößert seinen Durchmesser, wodurch die Durchlassöffnungen freigegeben werden, die zu einem Ableitungsrohr führen. Das aus der Formgedächtnislegierung gebildete Ventilelement reagiert somit umgehend auf die Temperatur des Strömungsmediums.From the DE 40 28 991 A1 a valve is known in which a passage opening for a flow medium is surrounded by a closure element which consists of a metal strip made of a shape memory alloy. The flow medium is supplied via a feed line to the valve and discharged via adjacent to the closure element arranged hose lines. Once the flow medium exceeds a transition temperature, the valve or metal strip of shape memory alloy enlarges its diameter, thereby releasing the passage openings leading to a drain tube. The valve element formed from the shape memory alloy thus reacts immediately to the temperature of the flow medium.

Aus der DE 298 04 427 U1 ist ein thermostatisches Durchflussregelventil bekannt, welches aus einem rohrförmigen Gehäuse und einem innerhalb des Gehäuses angeordneten, axial verschiebbaren, hülsenförmigen Ventilelement gebildet ist. Zur Regelung des Massenstroms weist das Regelventil eine Einlassöffnung, eine Auslassöffnung sowie eine zusätzliche Zuführöffnung auf, wobei die Zuführöffnung von dem Ventilelement verschlossen und freigegeben werden kann, wodurch ein Hauptmassenstrom mit einem weiteren Massenstrom gemischt wird. Das Ventilelement ist mittels einer herkömmlichen Schraubenfeder und einem entgegen der Federkraft der Schraubenfeder wirkenden thermischen Stellelement aus einer Formgedächtnislegierung, welches ebenfalls als Schraubenfeder ausgebildet ist, ansteuerbar.From the DE 298 04 427 U1 a thermostatic flow control valve is known, which is formed from a tubular housing and an axially displaceable, sleeve-shaped valve element arranged inside the housing. For controlling the mass flow, the control valve has an inlet opening, an outlet opening and an additional feed opening, wherein the feed opening can be closed and released by the valve element, whereby a main mass flow is mixed with a further mass flow. The valve element is by means of a conventional coil spring and acting against the spring force of the coil spring thermal actuator of a shape memory alloy, which is also designed as a helical spring, controllable.

Aus der JP 2004301144 A ist ein Durchflussregelventil bekannt, bei dem ein Ventilelement in einem Gehäuse angeordnet ist, durch welches eine Durchlassöffnung zwischen einer Einlassöffnung und einer Auslassöffnung verschlossen oder freigegeben wird. Das hülsenförmige Ventilelement ist axial verschiebbar innerhalb des Gehäuses angeordnet und wird durch eine Schraubenfeder aus einer Formgedächtnislegierung angesteuert und bei einer thermischen Veränderung des Massenstroms aus einer Schließposition in eine Öffnungsposition übergeführt.From the JP 2004301144 A a flow control valve is known, in which a valve element is arranged in a housing, through which a passage opening between an inlet opening and an outlet opening is closed or released. The sleeve-shaped valve element is arranged axially displaceable within the housing and is driven by a helical spring made of a shape memory alloy and transferred in a thermal change of the mass flow from a closed position to an open position.

Aus der DE 44 46 152 A1 geht ein thermostatisches Ventil hervor, bei dem ein becherförmiges Ventilelement in einem rohrförmigen Gehäuse axial verschiebbar angeordnet ist und durch die Verschiebebewegung eine Durchlassöffnung freigibt und verschließt. Das Ventilelement wird durch eine Schraubenfeder aus einer Formgedächtnislegierung angesteuert und bei einer Temperaturänderung des Massenstroms durch diese aus einer Schließstellung in eine Öffnungsstellung übergeführt.From the DE 44 46 152 A1 is a thermostatic valve, in which a cup-shaped valve element is arranged axially displaceably in a tubular housing and by the sliding movement opens and closes a passage opening. The valve element is driven by a helical spring made of a shape memory alloy and transferred at a temperature change of the mass flow through this from a closed position to an open position.

Aus der US 5,984,195 A geht ein thermostatisches Mischventil zur Mischung zweier Massenströme hervor, bei dem ein becherförmiges Ventilelement in einem Gehäuse des Mischventils angeordnet ist. Das Ventilelement ist in dem Gehäuse axial verschiebbar angeordnet und mittels einer herkömmlichen Schraubenfeder und einer dieser Feder entgegengesetzt wirkenden Schraubenfeder aus einer Formgedächtnislegierung ansteuerbar. Das Mischventil verbindet zwei Einlassöffnungen mit einer Auslassöffnung, um zwei Teilmassenströme der beiden Einlassöffnungen miteinander zu mischen und auszugeben.From the US 5,984,195 A is a thermostatic mixing valve for mixing two mass flows out, in which a cup-shaped valve element is arranged in a housing of the mixing valve. The valve element is arranged axially displaceably in the housing and can be actuated from a shape memory alloy by means of a conventional helical spring and a coil spring acting in the opposite direction to this spring. The mixing valve connects two inlet openings with an outlet opening to mix and dispense two partial mass flows of the two inlet openings.

Aus der GB 2 044 401 A geht ein thermostatisches Ventil hervor, durch welches eine Einlassöffnung mit einer Auslassöffnung verbunden ist, wobei die Einlassöffnung durch ein thermisches Stellelement verschlossen oder freigegeben wird. Das thermische Stellelement ist als ein Metallstreifen ausgebildet, welcher aus einem Bimetall besteht und ringförmig in einer Ausnehmung angeordnet und einseitig an einer Befestigung eingespannt ist. Durch die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der beiden Metalle des Bimetallstreifens führt dieser bei einer thermischen Veränderung des Massenstroms eine Biegebewegung aus, wodurch die Einlassöffnung verschlossen oder freigegeben wird.From the GB 2 044 401 A shows a thermostatic valve, through which an inlet opening is connected to an outlet opening, wherein the inlet opening is closed or released by a thermal actuator. The thermal actuator is considered a metal strip formed, which consists of a bimetal and arranged annularly in a recess and is clamped on one side to a mounting. Due to the different coefficients of expansion of the two metals of the bimetallic strip, it performs a bending movement during a thermal change of the mass flow, whereby the inlet opening is closed or released.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Sicherheitsventil zu schaffen, welches einen kleinen Bauraum umfasst und beim Überschreiten einer vorbestimmten Betriebstemperatur schnell schaltet.The invention has for its object to provide a safety valve, which comprises a small space and quickly switches when exceeding a predetermined operating temperature.

Diese Aufgabe wird durch das thermostatische Sicherheitsventil gelöst, bei welchem eine aus zumindest einer Bohrung bestehende Durchlassöffnung mit einem als Ring ausgebildeten Ventilelement in einer Schließposition verschließbar ist, wobei das als Ring ausgebildete Ventilelement mit zumindest einem aus einer Formgedächtnislegierung ausgebildeten Stellelement zwischen einer Schließposition und einer Öffnungsposition bewegbar ist. Das Stellelement steuert gemäß einer ersten Alternative eine Verdrehbewegung des als Ring mit zumindest einer Durchgangsbohrung ausgebildeten Ventilelements um eine Längsachse des Gehäuses oder gemäß einer zweiten Alternative eine radiale Schließbewegung des als Ring mit einem Schlitz ausgebildeten Ventilelements in Richtung auf eine Längsachse des Gehäuses zu an. Durch das thermische Stellelement wird eine schnelle Steuerbewegung des Ventilelements temperaturbedingt angesteuert, wobei durch die Verdrehbewegung des als Ring mit zumindest einer Durchgangsbohrung ausgebildeten Ventilelements gemäß der ersten Alternative die Bohrungen des Rings nach und nach deckungsgleich zu den Bohrungen im Gehäuse übergeführt werden können, so dass die Zunahme des Massenstromes, der das Sicherheitsventil durchströmt, ansteuerbar ist. Das Ventilelement gemäß der zweiten Alternative, welches als Ring mit einem Schlitz und mit einem Übermaß ausgebildet ist, wird durch die Kontraktion des Stellelementes zusammengedrückt und initiiert die Schließbewegung der Bohrungen. Insbesondere ist das thermostatische Sicherheitsventil zur temperaturgesteuerten Sperrung von gasförmigen oder flüssigen Medien vorgesehen.This object is achieved by the thermostatic safety valve, in which a passage opening formed from at least one bore can be closed with a valve element designed as a ring in a closed position, wherein the valve element designed as a ring with at least one formed from a shape memory alloy actuator between a closed position and an open position is movable. According to a first alternative, the actuating element controls a rotational movement of the valve element designed as a ring with at least one through-bore about a longitudinal axis of the housing or, according to a second alternative, a radial closing movement of the valve element designed as a ring with a slot in the direction of a longitudinal axis of the housing. By the thermal control element is a fast control movement of the valve element controlled by temperature, wherein the bores of the ring can be gradually transferred congruent to the holes in the housing by the rotational movement of the formed as a ring with at least one through hole valve element according to the first alternative, so that the Increase of the mass flow, which flows through the safety valve, is controllable. The valve element according to the second alternative, which is formed as a ring with a slot and with an oversize, is compressed by the contraction of the actuating element and initiates the closing movement of the bores. In particular, the thermostatic safety valve is provided for the temperature-controlled blocking of gaseous or liquid media.

Der Ring ist bevorzugt an einem Innen- oder Außenumfang des rohrförmigen Gehäuses positioniert. Dadurch kann eine besonders bauraumsparende Anordnung gegeben sein. Das rohrförmige Gehäuse kann einen runden oder mehreckigen Querschnitt aufweisen.The ring is preferably positioned on an inner or outer periphery of the tubular housing. This can be given a particularly space-saving arrangement. The tubular housing may have a round or polygonal cross-section.

Das als Ring ausgebildete Ventilelement ist bevorzugt in einem Aufnahmeabschnitt in dem Außen- oder Innenumfang des Gehäuses positioniert und in seiner Position veränderbar geführt. Dadurch wird der Ring beispielsweise durch eine Verdrehrichtung um die Längsachse des Gehäuses zwischen der Öffnungs- und Schließposition veränderbar. Alternativ kann auch eine axiale Verschiebebewegung des Rings innerhalb des Aufnahmeabschnitts der Durchgangsöffnung vorgesehen sein. Darüber hinaus kann auch eine Abhebebewegung des Rings durch Vergrößerung oder Verkleinerung seines Ringdurchmessers ermöglicht werden.The valve element embodied as a ring is preferably positioned in a receiving section in the outer or inner circumference of the housing and is guided variably in its position. As a result, the ring is changed, for example by a direction of rotation about the longitudinal axis of the housing between the open and closed positions. Alternatively, an axial displacement movement of the ring can be provided within the receiving portion of the through hole. In addition, a lift-off movement of the ring can be made possible by enlargement or reduction of its ring diameter.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung überdeckt das als Ring ausgebildete Ventilelement die zumindest eine Bohrung der Durchgangsöffnung in einer Schließposition. Bei dieser Anordnung des Rings in einer Schließposition als Ausgangsposition ist das Sicherheitsventil geschlossen. Zur Ansteuerung der Sicherheitsfunktion wird der Ring in seiner Position gegenüber der Durchgangsbohrung verändert und geöffnet, so dass beispielsweise bei einer Temperaturerhöhung ein Abführen eines gasförmigen und fluiden Mediums ermöglicht ist. Alternativ kann der Ring bezüglich der Durchgangsöffnung in einer Öffnungsposition als Ausgangsposition angeordnet und bei einer Temperaturänderung in eine Schließposition überführbar sein. In diesem Fall ist das Sicherheitsventil grundsätzlich offen, und bei einer Temperaturüberhöhung eines gasförmigen oder fluiden Mediums wird das Sicherheitsventil zum Schutz der nachfolgenden Komponenten geschlossen.According to a preferred embodiment of the invention, the valve element designed as a ring covers the at least one bore of the passage opening in a closed position. With this arrangement of the ring in a closed position as a starting position, the safety valve is closed. To control the safety function, the ring is changed in its position relative to the through hole and opened, so that, for example, at a temperature increase, a discharge of a gaseous and fluid medium is possible. Alternatively, the ring can be arranged with respect to the passage opening in an opening position as a starting position and be convertible at a temperature change in a closed position. In this case, the safety valve is basically open, and at a temperature increase of a gaseous or fluid medium, the safety valve is closed to protect the following components.

Die einzelnen Bohrungen der Durchlassöffnung sind bevorzugt zumindest in einer Ebene, insbesondere einer Ebene senkrecht zur Längsachse des Gehäuses, angeordnet, und zumindest ein Ring als Ventilelement ist der zumindest einen Ebene zugeordnet. In einer einfachen Ausführungsform sind die Bohrungen in einer einzigen Ebene ausgebildet, und der Ring als Ventilelement öffnet und schließt diese Bohrungen. Alternativ können die Bohrungen in zwei oder drei Ebenen beispielsweise eng zueinander benachbart angeordnet sein, wobei der Ring in einer Ausführungsform die zwei oder drei in der Ebene angeordneten Durchgangsbohrungen verschließt und bei einer Verschiebebewegung nach und nach die erste, zweite und dritte Ebene der Durchgangsbohrungen öffnet.The individual bores of the passage opening are preferably arranged at least in one plane, in particular a plane perpendicular to the longitudinal axis of the housing, and at least one ring as a valve element is associated with the at least one plane. In a simple embodiment, the holes are formed in a single plane, and the ring as a valve element opens and closes these holes. Alternatively, the holes in two or three planes may, for example, be arranged closely adjacent to each other, wherein in one embodiment the ring closes the two or three through-holes arranged in the plane and gradually opens the first, second and third planes of the through-holes during a displacement movement.

Das aus einer Formgedächtnislegierung bestehende Stellelement ist bevorzugt als stab- oder drahtförmiges Element ausgebildet. Diese Stellelemente können unmittelbar am Außenumfang des Gehäuses oder am Innenumfang des Gehäuses vorgesehen sein, so dass diese keinen wesentlichen zusätzlichen Bauraum benötigen.The existing of a shape memory alloy actuator is preferably designed as a rod or wire-shaped element. These adjusting elements can be provided directly on the outer circumference of the housing or on the inner circumference of the housing, so that they do not require any significant additional space.

In einer weiteren Ausführungsform ist das als Ring mit einem Schlitz ausgebildete Ventilelement gegen ein Verdrehen gesichert. Dadurch ist gewährleistet, dass sich der Schlitz niemals über einer Bohrung befindet, wodurch in der Schließstellung des Ventilelements eine ungewollte Undichtigkeit durch den Schlitz des Ringes verhindert ist.In a further embodiment, the valve element formed as a ring with a slot is secured against rotation. This ensures that the slot never over one Bore is located, whereby in the closed position of the valve element an unwanted leakage through the slot of the ring is prevented.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Formgedächtnislegierung für das Stellelement irreversibel ausgebildet ist. Dies bedeutet, dass bei einer einmaligen Verformung des Stellelementes durch die Umwandlung des Kristallgitters keine weitere Veränderung mehr erfolgt, das heißt, dass eine einmalige Sicherheitsfunktion ohne eine Rückstellbewegung des Rings wiederum in eine Ausgangsposition gegeben ist.A further embodiment of the invention provides that the shape memory alloy for the control element is irreversible. This means that in a single deformation of the actuating element by the conversion of the crystal lattice no further change takes place, that is, a unique safety function is given without a return movement of the ring again to a starting position.

Alternativ kann das Stellelement aus einer Formgedächtnislegierung hergestellt sein, welche in der Änderung der Gestalt reversibel ausgebildet ist, das heißt, dass sich die Formgedächtnislegierung bei einem vorbestimmten Arbeitspunkt vergrößert beziehungsweise verlängert und nach Abkühlen unterhalb des Arbeitspunktes wieder weitestgehend in den Ausgangszustand zurücksetzt. Dies erfolgt durch den sogenannten intrinsischen Zwei-Wege-Effekt.Alternatively, the actuator can be made of a shape memory alloy, which is formed reversible in the change in shape, that is, the shape memory alloy increases at a predetermined operating point or extended and resets after cooling below the operating point again largely in the initial state. This is done by the so-called intrinsic two-way effect.

Des Weiteren besitzen die Stellelemente, welche an dem Ventilelement angreifen, voneinander abweichende Umwandlungstemperaturen und/oder unterschiedliche Vordehnungen beziehungsweise Stellwege. Dadurch kann eine vorbestimmte Ansteuerung einer Öffnungs- oder Schließbewegung beziehungsweise eines Öffnungs- oder Schließzeitpunktes von einzelnen Bohrungen der Durchlassöffnung angesteuert werden. Insbesondere eignen sich Stellelemente mit voneinander abweichenden Umwandlungstemperaturen bei einer Durchlassöffnung, bei welcher die Bohrung in verschiedenen Ebenen angeordnet ist, um in Abhängigkeit von vorbestimmten Temperaturen ein gestuftes Schalten zu ermöglichen. Das Stellelement kann dabei auch derart ausgebildet sein, dass dieses eine stufenartige Bewegung in Abhängigkeit der Arbeitstemperatur ausführen kann, so dass das stufenweise Öffnen oder Schließen der Durchgangsöffnung über das Stellelement ansteuerbar ist.Furthermore, the adjusting elements, which act on the valve element, have mutually differing transformation temperatures and / or different pre-strains or travel paths. As a result, a predetermined activation of an opening or closing movement or of an opening or closing time of individual bores of the passage opening can be actuated. In particular, adjusting elements with mutually differing transformation temperatures are suitable for a passage opening in which the bore is arranged in different planes in order to enable a stepped switching as a function of predetermined temperatures. The adjusting element can also be designed such that it can perform a step-like movement as a function of the operating temperature, so that the stepwise opening or closing of the passage opening can be controlled via the actuating element.

Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen derselben werden im Folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Beispiele näher beschrieben und erläutert. Die der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmenden Merkmale können einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination erfindungsgemäß angewandt werden. Es zeigen:The invention and further advantageous embodiments and developments thereof are described in more detail below with reference to the examples shown in the drawings and explained. The features to be taken from the description and the drawings can be applied individually according to the invention individually or in combination in any combination. Show it:

1 eine erste schematische Schnittdarstellung eines Sicherheitsventils, 1 a first schematic sectional view of a safety valve,

2 eine perspektivische Ansicht im Teilschnitt des Sicherheitsventils gemäß 1, 2 a perspective view in partial section of the safety valve according to 1 .

3 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform zu 2 und 3 a perspective view of an embodiment of the invention to 2 and

4 eine perspektivische Ansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform zu 2. 4 a perspective view of another alternative embodiment 2 ,

5 eine perspektivische Ansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform zu 3. 5 a perspective view of another embodiment of the invention to 3 ,

In 1 ist in einer schematischen Ansicht ein thermostatisches Sicherheitsventil 11 dargestellt. Dieses Sicherheitsventil 11 umfasst ein Gehäuse 12 mit einer Einlassöffnung 14 und einer Auslassöffnung 16. Zwischen Einlassöffnung 14 und Auslassöffnung 16 ist eine die beiden verbindende Durchlassöffnung 17 vorgesehen. Diese Durchlassöffnung 17 besteht aus mehreren im Abstand zueinander angeordneten Bohrungen 18, welche bei dem rohrförmig ausgebildeten Gehäuse 12 vorzugsweise gleichmäßig über den Umfang verteilt und insbesondere in einer Ebene senkrecht zur Längsachse des Gehäuses liegend angeordnet sind. Diese Durchlassöffnung 17 liegt in einem Aufnahmeabschnitt 19 des Gehäuses 12, der beispielsweise durch eine rillen- oder nutenförmige Vertiefung ausgebildet ist, die in dem Außenumfang 21 des Gehäuses 12 eingebracht ist. In dem Aufnahmeabschnitt 19 ist ein Ventilelement 24 angeordnet, welches als Ring ausgebildet ist und die Durchlassöffnung 17 überdeckt. Eine innere Umfangsfläche 26 des Ventilelementes 24 bildet einen Ventilsitz, der die Durchlassöffnung 17 beziehungsweise die einzelnen Bohrungen 18 in einer Öffnungsposition 29 des Ventilelements 24 überdeckt und schließt. Das Sicherheitsventil 11 ist in einem Kanal, Schlauch 31 oder dergleichen eingesetzt. Das Gehäuse 12 weist in Abströmrichtung des Kanals 31 einen Boden 32 auf, durch welchen das rohrförmige Gehäuse 12 geschlossen ist. Die einzelnen Bohrungen 18 weisen radial nach außen und durchdringen die Wand des Gehäuses 12.In 1 is a schematic view of a thermostatic safety valve 11 shown. This safety valve 11 includes a housing 12 with an inlet opening 14 and an outlet opening 16 , Between inlet opening 14 and outlet opening 16 is one of the two connecting passage opening 17 intended. This passage opening 17 consists of several spaced holes 18 , which in the tubular housing 12 preferably distributed uniformly over the circumference and in particular are arranged lying in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the housing. This passage opening 17 lies in a receiving section 19 of the housing 12 formed by, for example, a groove-shaped groove formed in the outer periphery 21 of the housing 12 is introduced. In the recording section 19 is a valve element 24 arranged, which is formed as a ring and the passage opening 17 covered. An inner peripheral surface 26 of the valve element 24 forms a valve seat, which the passage opening 17 or the individual holes 18 in an open position 29 of the valve element 24 covers and closes. The safety valve 11 is in a canal, hose 31 or the like used. The housing 12 points in the outflow direction of the channel 31 a floor 32 through which the tubular housing 12 closed is. The individual holes 18 point radially outward and penetrate the wall of the housing 12 ,

In 2 ist das Ventilelement 24 axial verschiebbar in dem rillen- oder nutenförmigen Aufnahmeabschnitt 19 angeordnet. In einer Ausgangsposition überdeckt das Ventilelement 24 die Bohrungen 18. Zur Ansteuerung des Ventilelementes 24 in eine Öffnungsbewegung sind Stellelemente 41 vorgesehen, welche einerseits an dem Ventilelement 24 und andererseits entfernt dazu am Gehäuse 12 angreifen. Bei dieser Ausführungsform schließt das Ventilelement 24 in einer Ausgangsposition die Durchlassöffnungen 17. Sobald das gasförmige oder fluide Medium, welches im Inneren des Gehäuses 12 am Sicherheitsventil anliegt, eine vorbestimmte Arbeitstemperatur übersteigt, verändert das Stellelement 41 seine Länge, wodurch das Ventilelement 24 axial verschiebbar ist und zumindest teilweise die Bohrungen 18 freigibt. Dadurch kann ein Abströmen des gasförmigen oder fluiden Mediums erfolgen.In 2 is the valve element 24 axially displaceable in the groove or groove-shaped receiving portion 19 arranged. In an initial position, the valve element covers 24 the holes 18 , For controlling the valve element 24 in an opening movement are adjusting elements 41 provided, which on the one hand to the valve element 24 and on the other hand removes it to the housing 12 attack. In this embodiment, the valve element closes 24 in a starting position, the passage openings 17 , Once the gaseous or fluid medium, which is inside the case 12 abuts the safety valve, exceeds a predetermined operating temperature, changes the actuator 41 its length, eliminating the valve element 24 is axially displaceable and at least partially the holes 18 releases. As a result, an outflow of the gaseous or fluid medium can take place.

Ein solches Sicherheitsventil 11 ist als sogenanntes NC-Sicherheitsventil ausgebildet, das heißt, als Normally-Closed-Sicherheitsventil, dessen Sicherheitsfunktion darin besteht, beim Überschreiten von bestimmten Arbeitstemperaturen zu öffnen. Alternativ kann das thermostatische Ventil auch als NO-Sicherheitsventil ausgebildet sein, das heißt, Normally-Open-Sicherheitsventil, welches beim Überschreiten einer Arbeitstemperatur schließt, wie dies in 4 dargestellt ist.Such a safety valve 11 is designed as a so-called NC safety valve, that is, as a normal-closed safety valve whose safety function is to open when certain working temperatures are exceeded. Alternatively, the thermostatic valve can also be designed as a NO safety valve, that is, normally open safety valve, which closes when a working temperature is exceeded, as in 4 is shown.

Es können bei der vorbeschriebenen Ausführungsform Stellelemente 41 mit verschiedenen Arbeitspunkten vorgesehen sein, das heißt, dass die Formgedächtnislegierung bei unterschiedlichen Temperaturen anspricht und beispielsweise das Stellelement 41 in seiner Länge verkürzt. Dadurch lässt sich ein zwei- oder mehrstufiges Öffnen oder Schließen des Ventilelementes 24 ansteuern.It can in the above embodiment, actuators 41 be provided with different operating points, that is, that the shape memory alloy responds at different temperatures and, for example, the actuator 41 shortened in length. This allows a two- or multi-stage opening or closing of the valve element 24 drive.

Darüber hinaus kann die Formgedächtnislegierung für das Stellelement 41 irreversibel ausgebildet sein. In Abhängigkeit der gewünschten Funktion kann die eine oder andere Ausführungsform gewählt werden. Beispielsweise weist die irreversible Ausführungsform den Vorteil auf; dass das Sicherheitsventil 11 nach dem Öffnen oder Schließen in seiner Position verbleibt und ein Auslösen des Sicherheitsventils 11 erkennbar ist.In addition, the shape memory alloy for the actuator 41 be formed irreversible. Depending on the desired function, one or the other embodiment can be selected. For example, the irreversible embodiment has the advantage; that the safety valve 11 remains in its position after opening or closing and triggers the safety valve 11 is recognizable.

In 3 ist eine perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform des Sicherheitsventils 11 zu den 1 und 2 dargestellt. Diese Ausführungsform weicht in der Richtung der Stellbewegung Ventilelemente 24 von der Ausführungsform in 1 ab. Das Ventilelement 24 wird durch eine Verdrehbewegung innerhalb des Aufnahmeabschnitts 19 aus einer Öffnungsosition 29 in eine Schließposition 28 übergeführt. Dabei umfasst das Ventilelement 24 selbst Durchgangsbohrungen 37, die in einer Öffnungsposition 29 deckungsgleich zu den Bohrungen 18 im Gehäuse 12 positionierbar sind. Die Verdrehbewegung um eine Längsmittelachse 39 des Gehäuses 12 erfolgt durch das Stellelement 41, welches beispielsweise als Drahtelement oder stabförmiges Element ausgebildet ist. Dieses besteht wiederum aus einer Formgedächtnislegierung, welches in Abhängigkeit der herrschenden Temperaturen die Stellbewegung einleitet. Auch bei dieser Ausführungsform kann sowohl eine reversible als auch irreversible Arbeitsweise möglich sein.In 3 is a perspective view of an alternative embodiment of the safety valve 11 to the 1 and 2 shown. This embodiment deviates in the direction of the adjusting movement valve elements 24 from the embodiment in FIG 1 from. The valve element 24 is due to a twisting movement within the receiving portion 19 from an opening position 29 in a closed position 28 converted. In this case, the valve element comprises 24 even through holes 37 in an open position 29 congruent to the holes 18 in the case 12 are positionable. The twisting movement about a longitudinal central axis 39 of the housing 12 done by the actuator 41 , which is formed for example as a wire element or rod-shaped element. This in turn consists of a shape memory alloy, which initiates the adjusting movement as a function of the prevailing temperatures. Also in this embodiment, both a reversible and irreversible operation may be possible.

Diese Ausführungsform kann des Weiteren noch den Vorteil aufweisen, dass mit einer zunehmenden Stellbewegung eine kontinuierliche Zunahme oder eine gestufte Zunahme des durchströmenden Mediums ermöglicht ist. Durch die Anzahl der Bohrungen 18 im Verhältnis zur Anzahl der Durchgangsbohrungen 37 als auch deren Positionierung zueinander kann in Abhängigkeit der Drehbewegung des Ventilelementes 24 eine Zunahme des Massenstromes, der das Sicherheitsventil 11 durchströmt, bestimmt werden.This embodiment may also have the further advantage that with an increasing adjusting movement a continuous increase or a stepped increase of the medium flowing through is made possible. By the number of holes 18 in proportion to the number of through holes 37 as well as their positioning to each other, depending on the rotational movement of the valve element 24 an increase in mass flow, the safety valve 11 flows through, be determined.

In 4 ist eine alternative Ausführungsform zu 3 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform wird das Ventilelement 24 anstatt einer Verdrehbewegung durch eine Verschiebebewegung aus einer Öffnungsposition 29 in eine Schließposition 28 übergeführt. Hierfür sind wiederum ein oder mehrere Stellelemente 41 vorgesehen. Der Aufnahmeabschnitt 19 ist dabei in der Breite derart ausgestaltet, dass das Ventilelement 24 darin axial verschiebbar ist, um die Bohrungen 18 der Durchlassöffnung 17 vollständig freizugeben.In 4 is an alternative embodiment to 3 shown. In this embodiment, the valve element 24 instead of a twisting movement by a sliding movement from an open position 29 in a closed position 28 converted. For this purpose, in turn, one or more control elements 41 intended. The recording section 19 is designed in width such that the valve element 24 is axially displaceable, around the holes 18 the passage opening 17 completely release.

In 5 ist eine alternative Ausführungsform zu 4 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform wird das Ventilelement 24 anstatt einer Verschiebebewegung durch eine Schließbewegung aus einer Öffnungsposition 29 in eine Schließposition 28 übergeführt. Hierfür sind wiederum ein oder mehrere Stellelemente 41 vorgesehen. Das Ventilelement 24 ist dabei als Ring mit einem Schlitz 42 ausgeführt, der ein Übermaß besitzt. Durch die Kontraktion des oder der Stellelemente 41 wird das als geschlitzter Ring ausgebildete Ventilelement 24 zusammengedrückt und verschließt die Bohrungen 18 der Durchlassöffnung 17 vollständig. Das als geschlitzter Ring ausgebildete Ventilelement 24 ist zusätzlich gegen ein Verdrehen gesichert, damit der Schlitz 42 keine Bohrungen 18 unbeabsichtigt freigibt. Beispielsweise kann dies durch ein Rastvorsprung und einer korrespondierenden Vertiefung oder Ausnehmung erfolgen, die zwischen dem Ventilelement 24 und dem Aufnahmeabschnitt 29 wirken.In 5 is an alternative embodiment to 4 shown. In this embodiment, the valve element 24 instead of a displacement movement by a closing movement from an open position 29 in a closed position 28 converted. For this purpose, in turn, one or more control elements 41 intended. The valve element 24 is here as a ring with a slot 42 executed, which has an excess. Due to the contraction of the actuator (s) 41 is designed as a slotted ring valve element 24 squeezes and closes the holes 18 the passage opening 17 Completely. The trained as a slotted ring valve element 24 is additionally secured against twisting, thus the slot 42 no drilling 18 unintentionally releases. For example, this can be done by a latching projection and a corresponding recess or recess, which between the valve element 24 and the receiving section 29 Act.

Bei allen Ausführungsformen können alternativ nicht nur ein Ventilelement 24, sondern auch zwei oder mehrere Ventilelemente 24 unmittelbar nebeneinander oder auch mit Abstand zueinander am Gehäuse 12 vorgesehen sein. Bevorzugt können diese in den Öffnungszeitpunkten voneinander abweichen, so dass nach und nach eine gestufte Öffnung der Durchlassöffnung 17 möglich ist, wobei die Stellelemente 41 entsprechend voneinander abweichend aus verschiedenen Formgedächtnislegierungen hergestellt sein können.In all embodiments, not only a valve element may alternatively be used 24 but also two or more valve elements 24 directly next to each other or at a distance from each other on the housing 12 be provided. Preferably, these can deviate from one another in the opening times, so that gradually a stepped opening of the passage opening 17 is possible, wherein the adjusting elements 41 can be made correspondingly different from different shape memory alloys.

Ein solches rohrförmiges Sicherheitsventil 11 gemäß den dargestellten Ausführungsformen wird insbesondere als Flammenschutz für medizinische Gase eingesetzt.Such a tubular safety valve 11 according to the illustrated embodiments is used in particular as a flame guard for medical gases.

Claims (10)

Thermostatisches Sicherheitsventil für gasförmige oder fluide Medien, insbesondere zur temperaturgesteuerten Sperrung von gasförmigen oder fluiden Medien, mit einem Gehäuse (12), welches eine Einlassöffnung (14) und eine Auslassöffnung (16) aufweist, mit einer Durchlassöffnung (17), welche die Einlassöffnung (14) und Auslassöffnung (16) zum Durchströmen des Mediums verbindet und einem in oder an der Durchlassöffnung (17) angeordneten Ventilsitz (22), welcher mit einem Ventilelement (24) verschließbar ist, wobei die Durchlassöffnung (17) aus zumindest einer Bohrung (18) besteht, welche mit einem als Ring ausgebildeten Ventilelement (24) verschließbar ist und das als Ring ausgebildete Ventilelement (24) mit zumindest einem aus einer Formgedächtnislegierung ausgebildeten Stellelement (41) zwischen einer Schließposition (28) und einer Öffnungsposition (29) bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des zumindest einen Stellelementes (41) – eine Verdrehbewegung des als Ring ausgebildeten Ventilelementes (24) um eine Längsachse (39) des Gehäuses (12) ansteuerbar ist und das als Ring ausgebildete Ventilelement (24) zumindest eine Durchgangsbohrung (37) aufweist oder – eine radiale Schließbewegung des als Ring mit einem Schlitz (42) ausgebildeten Ventilelements (24) in Richtung auf eine Längsachse (39) des Gehäuses (12) zu ansteuerbar ist.Thermostatic safety valve for gaseous or fluid media, in particular for the temperature-controlled blocking of gaseous or fluid media, comprising a housing ( 12 ) which an inlet opening ( 14 ) and an outlet opening ( 16 ), with a passage opening ( 17 ), which the inlet opening ( 14 ) and outlet opening ( 16 ) for flowing through the medium connects and one in or at the passage opening ( 17 ) arranged valve seat ( 22 ), which with a valve element ( 24 ) is closable, wherein the passage opening ( 17 ) from at least one bore ( 18 ), which with a formed as a ring valve element ( 24 ) is closable and designed as a ring valve element ( 24 ) with at least one actuator formed from a shape memory alloy ( 41 ) between a closed position ( 28 ) and an opening position ( 29 ) is movable, characterized in that by means of at least one actuating element ( 41 ) - a rotational movement of the valve element formed as a ring ( 24 ) about a longitudinal axis ( 39 ) of the housing ( 12 ) is controllable and designed as a ring valve element ( 24 ) at least one through-bore ( 37 ) or - a radial closing movement of the ring with a slot ( 42 ) formed valve element ( 24 ) in the direction of a longitudinal axis ( 39 ) of the housing ( 12 ) is controllable too. Sicherheitsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12) rohrförmig ausgebildet und das Ventilelement (24) an einem Außenumfang (21) oder Innenumfang des rohrförmigen Gehäuses (12) positioniert ist, und vorzugsweise der Querschnitt des rohrförmigen Gehäuses (12) rund oder mehreckig ausgebildet ist.Safety valve according to claim 1, characterized in that the housing ( 12 ) tubular and the valve element ( 24 ) on an outer circumference ( 21 ) or inner circumference of the tubular housing ( 12 ) is positioned, and preferably the cross-section of the tubular housing ( 12 ) is round or polygonal. Sicherheitsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (24) in einem Aufnahmeabschnitt (19) im Außenumfang (21) oder Innenumfang des Gehäuses (12) in seiner Position veränderbar geführt ist.Safety valve according to claim 1, characterized in that the valve element ( 24 ) in a receiving section ( 19 ) in the outer circumference ( 21 ) or inner circumference of the housing ( 12 ) is guided changeable in its position. Sicherheitsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (24) die zumindest eine Bohrung (18) der Durchlassöffnung (19) in einer Schließposition (28) überdeckt.Safety valve according to claim 1, characterized in that the valve element ( 24 ) the at least one bore ( 18 ) the passage opening ( 19 ) in a closed position ( 28 ) covered. Sicherheitsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Bohrungen der Durchlassöffnung (17) in zumindest einer Ebene, insbesondere einer Ebene senkrecht zur Längsachse des Gehäuses (12), im Gehäuse (12) angeordnet sind und zumindest ein als Ring ausgebildetes Ventilelement (24) der zumindest einen Ebene zugeordnet ist.Safety valve according to claim 1, characterized in that the individual bores of the passage opening ( 17 ) in at least one plane, in particular a plane perpendicular to the longitudinal axis of the housing ( 12 ), in the housing ( 12 ) are arranged and at least one formed as a ring valve element ( 24 ) is associated with the at least one level. Sicherheitsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement (41) als zumindest ein Draht oder Stabelement ausgebildet ist.Safety valve according to claim 1, characterized in that the actuating element ( 41 ) is formed as at least one wire or rod element. Sicherheitsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (24) als verdrehgesicherter Ring ausgebildet ist.Safety valve according to claim 1, characterized in that the valve element ( 24 ) is designed as a rotationally secured ring. Sicherheitsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Formgedächtnislegierung für das Stellelement (41) irreversibel ausgebildet ist.Safety valve according to claim 1, characterized in that the shape memory alloy for the actuating element ( 41 ) is irreversibly formed. Sicherheitsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Formgedächtnislegierung für das Stellelement (41) in der Änderung deren Gestalt reversibel ausgebildet ist.Safety valve according to claim 1, characterized in that the shape memory alloy for the actuating element ( 41 ) in the change whose shape is formed reversible. Sicherheitsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellelemente (41) voneinander abweichende Umwandlungstemperaturen und/oder Vordehnungen aufweisen.Safety valve according to claim 1, characterized in that the adjusting elements ( 41 ) have different transformation temperatures and / or pre-strains.

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