DE3883147T2 - Druckentlastungsventil für eine Rohrleitung für ein heisses Fluid. - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf ein Druckentlastungsventil für eine Rohrleitung zum Transport von flüssigem oder gasförmigem heißem Fluid und insbesondere auf ein Sicherheitsventil zur automatischen Entleerung oder Rückführung des transportierten Fluids durch die Rohrleitung, sobald eine anfangs als kritisch bestimmte Temperatur des Fluids erreicht wird. Sie bezieht sich insbesondere auf den Schutz von Heißwasserheizleitungen oder Druckluftleitungen.
• Diese Art von Druckentlastungsventil wird vorzugsweise zwischen einem Wärmegenerator oder einer beliebigen anderen, beabsichtigt oder zufällig wärmeübertragenden Vorrichtung, wie z.B. einem Luftkompressor, und dem zu schützenden Teil der Fluidleitung angeordnet, d.h. im Fall eines Raumheizsystems in der Rohrleitung zwischen dem Heizkessel und den Konvektoren oder in einer Nebenleitung, die einen "By-Pass" bildet und mit der Hauptleitung in Verbindung steht.
• Es gibt Druckentlastungsventile entsprechend den vorstehend beschriebenen Funktionen, die einen oder mehrere Druckentlastungsöffnungen umfassen, die mit oberhalb einer vorbestimmten Temperatur schmelzbaren Elementen direkt oder indirekt verschlossen sind und die durch Schmelzen die Austrittsöffnung freigeben, und so die Flüssigkeitsentleerung und die Verminderung des Überdruckes im Inneren der Rohrleitung ermöglichen. Diese Ventilart, die Eigenschaften von eutektischen Gemischen verwendet, hat jedoch gewisse Nachteile: ihre Alterung ist durch den Kesselsteinansatz an schmelzbaren Oberflächen nicht immer hervorragend, wodurch sich eine bedeutende Ungenauigkeit bedingt durch die Betriebstemperatur ergibt und die Gefahr der Leitungsstörung besteht; daher ist die Entleerungsmenge manchmal gering und direkt abhängig von der tatsächlich geschmolzenen Oberfläche.
• Andere Druckentlastungsventile wirken ebenso mit Hilfe einer Feder und beruhen daher auf dem Druckanstieg, der mit dem Temperaturanstieg des Fluids in der Leitung verbunden ist. Oder es stellt sich heraus, daß die Arbeitsweise derartiger Systeme nur im Fall der Verwendung von Wasser als wärmetransportierendes Fluid und mit der Maßgabe verläßlich ist, daß das zu schützende Element richtig gefüllt und entlüftet ist. Darüber hinaus leidet diese Ventilart ebenso unter den schlechten Alterungsbedingungen aufgrund des Kesselsteinansatzes an der Feder.
• Die gattungsgleiche DE-A 1 941 277 offenbart einen Thermostaten zur Steuerung des Wasserflusses, wobei er ein Element zum Temperaturnachweis in Gang setzt, das eine Substanz, wie ein Wachs, beinhaltet, das sich aufgrund des Temperaturanstiegs ausdehnt und ein bewegliches Element des Thermostaten steuert, das ein Ventil betätigt.
• US-A 1,878,002 offenbart ein Ventil zur schnellen Druckentlastung unter Verwendung eines zerstörbaren Elementes, bestehend aus einer zerbrechlichen Ampulle, die durch Temperaturänderung der Luft, mit der sich die Ampulle in Kontakt befindet, zerbricht, wodurch die gespannte Feder eines Verschlußventils freigesetzt wird, und den Austritt einer Flüssigkeit ermöglicht, die in einer Einfassung der Austrittsöffnung enthalten ist, in der das Ventil eingesetzt ist.
• Diese Systeme können ein Druckentlastungsventil entsprechend der vorstehend erwähnten Aufgabe der Erfindung nicht zur Verfügung stellen.
• Das Ziel der Erfindung ist daher, die bekannte Lösung des gattungsgleichen Dokuments zu verbessern, indem ein Druckentlastungsventil für eine Rohrleitung zum Transport von flüssigem oder gasförmigem heißem Fluid mit den Eigenschaften des Anspruchs 1 zur Verfügung gestellt wird.
• Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wirkt das Druckentlastungsventil mit Ampulle nach dem Prinzip, das in automatischen Sprinklern zur Feuerlöschung verwendet wird, aber in umgekehrtem Sinn. Tatsächlich ermöglicht es die Ampulle in Sprinklern, Wasser einer Außenleitung im System unter Druck zu halten, und das Wasser kann sich unter Besprengung auf das Feuer ergießen, sobald die Temperatur der Umgebungsluft ausreichend angestiegen ist, um die Ampulle durch übermäßige Ausdehnung der enthaltenen Flüssigkeit (z.B. Alkohol) zu sprengen. Dagegen verschließt gemäß der Erfindung die Ampulle, die sich in direktem Kontakt mit dem transportierten heißen Fluid befindet die Austrittsöffnung und läßt das heiße Fluid nur dann durch die zu schützende Rohrleitung nach außen treten, wenn die Ausdehnung der in der Ampulle enthaltenen Flüssigkeit durch Temperaturerhöhung ausreichend ist, um letztere zu sprengen und so die Austrittsöffnung freizugeben.
• So kann ein derartiges System mit besonders einfachem Bauart vor einem Generator oder einer beliebigen anderen, beabsichtigt oder zufällig wärmeübertragenden Vorrichtung, wie z.B. einem Luftkompressor, jede Temperaturüberhitzung verhindern.
• Andere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden durch die folgende Beschreibung mit Bezug auf nicht einschränkende Beispiele und beigefügte Zeichnungen deutlich, in denen:
• Fig. 1 ein allgemeines Schema des Aufbaus einer Zentralheizung gemäß der Erfindung ist, die mit einem Druckentlastungsventil in T-Form versehen ist;
• Fig. 2 ein Schnitt einer Ausführungsform eines Ventils gemäß der Erfindung ist, wobei die Ampulle intakt ist und als Wärmeverschluß dient.
• Fig. 3 eine ähnliche Ansicht wie in Fig. 2 ist, aber die Ampulle zerbrochen ist und die durch die Rohrleitung transportierte Flüssigkeit sich entleert.
• Wie in Fig. 1 dargestellt, ist in einem Aufbau einer Zentralheizung, umfassend einen Heizkessel (1), eine Rohrleitung zum Transport eines heißen Fluids (2), Konvektoren (3), eine Nebenleitung (4) oder ein By-Pass aus Rohren (5) und Verbindungsstücken (6) sowie ein Druckentlastungsventil in T-Form (7) vorgesehen, welches mit einer Leitung zur Entleerung oder Rückführung (8) verbunden ist, die bei einen Unfall in der Hauptleitung (2) als Überlauf dient.
• Vorzugsweise bestehen die Rohre, Verbindungen und der Körper des Druckentlastungsventils aus thermoplastischen Materialien, die hohen Temperaturen (> 60ºC) widerstehen, wie etwa PVCC, PVDF, vernetztes Polyethylen, Polypropylen oder ähnliche Materialien, aber man kann ebenso herkömmliche Metalle oder Metallegierungen verwenden.
• Die Verwendung des Druckentlastungsventils in T-Form ermöglicht den Schutz von Transport- und/oder Diffusionselementen des heißen Fluids vor jedem zufälligen Überdruck. Diese Einrichtung ist vor allem zweckmäßig, wenn für die Gesamtheit oder Teile der Rohrleitung oder der Konvektoren von vorstehend beschriebenen Kunststofftechniken Gebrauch gemacht wird.
• Wie in Fig. 2 dargestellt, besteht das Druckentlastungsventil in T-Form aus einem Körper (9), der mit zwei gegenüberliegenden Einstecköffnungen (10, 10)' versehen ist, die zur Aufnahme der Rohre der Nebenleitung geeignet sind. In diesem Beispiel handelt es sich um aufnehmende Einstecköffnungen, aber man kann sich auch einsteckbare Einstecköffnungen vorstellen, die in die den Rohren (5) entsprechenden aufnehmenden Muffen eingesteckt werden können. Die dritte Öffnung, die senkrecht zur Mittelachse A-A' angeordnet ist und durch das Zentrum der zwei Einstecköfnungen (10-10)' hindurchgeht, ist in ihrer Einstecköffnung mit einem Gewinde (11) versehen, das eingearbeitet oder eingeklebt ist, und in das man einen Stopfen mit Gewinde (12) mit entsprechender Gewindesteigung einschraubt. Eine Dichtung (13) aus Neopren oder ähnlichem Material ermöglicht, die Dichtigkeit auf Höhe des Gewindes einzustellen. Vom Zentrum der Außenwand des Stopfens gehen drei aufeinanderfolgende Kammern in Richtung der Mittelachse A-A' aus. Die kleinste (14), die in Kontakt mit der Außenseite des T-Stücks angeordnet ist, stellt eine aufnehmende Einstecköffnung für die Austrittsleitung (8) dar. Ihr folgt mit halber Stärke des Gewindestopfens (12) eine zweite Kammer (15), die ein wenig größer ist und eine Feder aus nicht oxidierbarem Stahl (16) aufnehmen soll, die nicht in Kontakt mit dem Fluid ist. Eine dritte, noch größere Kammer (17) folgt dieser mittleren Kammer und dient zur Aufnahme einer Halterung (8) für die Ampulle (19), die durch besondere Klebung fest zusammengehalten wird.
• Die Halterung (18) hat die Form eines Ringes (20), der im Durchmesser genau der dritten Kammer angepaßt ist und auf seiner Basis mit einer größeren ringförmigen Einfassung (21) versehen ist, die an der Innenwand des Stopfens (12) zum Anschlag kommt. In dieser Einfassung (2l) ist ein zylindrischer hohler Schließkörper (22) gleitend befestigt, der mit zwei Dichtungen (23-24) versehen ist, wobei eine (23) die Dichtigkeit zwischen dem Schließkörper (22) und der Einfassung (21) sicherstellt und der andere (24) die Dichtigkeit zwischen dem zylindrischen Durchgang auf der Innenseite des Schließkörpers und der Ampulle (19) sicherstellt. Letzter besteht aus einer gläsernen Umhüllung, die mit einer bei Hitze expandierbaren Flüssigkeit wie Alkohol gefüllt ist und wird fest mit der Dichtung (24) mit Hilfe eines Bügels (25) zusammengehalten, der gegebenenfalls mit einer Steuerschraube (26) versehen ist und an der ringförmigen Einfassung (21) der Halterung (18) befestigt ist. Durch diese Einrichtung stellt die Ampulle (19) ihre Doppelfunktion als Keil für den Schließkörper (22) und als Verschluß der Auslaßöffnung (8) sicher.
• Bei anormaler Aufheizung eines Heizsystems und wie in Fig. 3 dargestellt, bricht die im allgemeinen aus Glas bestehende Ampulle (19) durch Ausdehnung des enthaltenen Alkohols, wodurch die zentrale Austrittsöffnung senkrecht zur Achse A-A' des Schließkörpers (22) freigegeben wird und das Fluid durch die Mitte des Stopfens (12) in Richtung der Austritts- oder Rückführungsleitung (8) entleert wird.
• Es kann jedoch passieren, daß durch das Brechen der Ampulle (19) die Gesamtheit oder ein Teil der Umhüllung, die den Alkohol enthält und in Kontakt mit der Mitte des Schließkörpers ist, bei Innendruck des heißen Fluids an seinem Platz bleibt und weiterhin den Austritt verschließt. Um diesem möglichen Nachteil abzuhelfen, ist vorgesehen, daß durch den Bruch der Ampulle (19) die Feder (16) den Schließkörper (22) in das Innere des T-Stücks gleiten läßt, wodurch wenigstens eine seitliche Öffnung (28) freigegeben wird, die auf halber Höhe des Schließkörpers angebracht ist und mit der Mitte des Stopfens (12) von dort in Richtung der Austrittsleitung (8) in Verbindung steht. Das heiße unter Druck stehende Fluid kann so durch diese Öffnung(en) austreten, wodurch der Druck des Fluids im Inneren des T-Stücks verringert wird und die Ampullenüberreste, die den zentralen Austritt versperren, durch Schwerkraft freigesetzt werden.
• Es sollte gleichfalls bemerkt werden, daß es zur Vermeidung des Verschlusses der Leitung zum Transport des heißen Fluids durch die Überreste der zerbrochenen Ampulle ratsam ist, den Körper des T-Stücks (9) nahe der Einstecköffnung (10)' des Fluidaustritts mit einem Filter (27) zu versehen, der aus jedem Material bestehen kann, das gegenüber dem beförderten Fluid unempfindlich ist. Im Falle der Verwendung eines Entleerungssystems, das mit der Rohrleitung direkt verbunden ist, d.h. ohne Rückfluß über eine Nebenleitung kann man jedoch um die Ampulle (19) und/oder den Bügel (25) eine Schutzmanschette aus einem Filtermaterial anordnen, das gegenüber dem beförderten Fluid unempfindlich ist.
• Die Erfindung ist keineswegs auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt und enthält ebenso alle Varianten, wie insbesondere die Art der Befestigung des Stopfens (12) in der dritten Einstecköffnung des T-förmigen Körpers (9) des Ventils, das durch jedes mechanische Mittel oder durch Klebung auf seinem Platz gehalten werden kann.

Claims (12)

1. Druckentlastungsventil für eine Rohrleitung zum Transport von flüssigem oder gasförmigem heißem Fluid, wobei das Ventil in Strömungsrichtung nach einem Wärmegenerator oder einer beliebigen anderen, beabsichtigt oder zufällig Wärme übertragenden Vorrichtung, wie z.B. einem Luftkompressor, und vor dem zu schützenden Teil der Heißfluidleitung angeordnet ist, der eine Ablaß- oder Rücksfuhrleitung (8) aufweist, auf der ein Körper (9) des Druckentlastungsventils (7) angebracht ist, wobei eine mit der Leitung (8) in Verbindung stehende Öffnung des Körpers durch eine Einrichtung (19) verschlossen ist, die mit einem Material, das sich bei einem Anstieg der Temperatur des in der Leitung beförderten Fluids ausdehnen kann, gefüllt ist, und die im Inneren des Körpers (9) angeordnet ist, damit sie mit dem beförderten Fluid in Kontakt steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung aus einem zerbrechlichen Ampullenkörper (19) besteht, der mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, deren Ausdehnung bei einer anormalen Zunahme der Temperatur der beförderten Flüssigkeit den Bruch des Ampullenkörpers verursacht, wobei letzterer in einer Halterung (18) angebracht ist und über der Öffnung des Körpers (9), die er verschließt, zwischen einem in der Öffnung angebrachten und durch eine Feder (16) vorgespannten zylindrischen, hohlen Schließkörper (22) und einem auf der Halterung (18) angebrachten Bügel (25) verklemmt ist, wobei die Feder (16) nicht mit der transportierten Flüssigkeit in Kontakt ist.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (9) des Ventils mit zwei sich gegenüberliegenden Einstecköffnungen (10, 10') zur Aufnahme der angrenzenden Rohre (5) einer mit der zu schützenden Heißfluidleitung verbundenen Nebenleitung (4) versehen ist und in der Öffnung des Körpers (9) den Ampullenkörper (19) aufnimmt, der senkrecht zu der durch das Zentrum der beiden Einstecköffnungen (10, 10') verlaufenden Mittelachse (A-A') angeordnet ist.

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung des Korpers (9) mit dieser Leitung mittels eines eingeklebten oder eingeschraubten Stopfens (12) verbunden ist, der durchgehend von einer Seite zur anderen und mittig von aufeinanderfolgenden Kammern (14, 15, 17) durchgriffen wird, die einen Ablaßkanal zur Leitung (8) bilden.

4. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere, obere Kammer (14) des Stopf ens (12) eine Einstecköffnung für die Leitung (8) bildet.

5. Ventil nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der mittleren Kammer (15) des Stopfens (12) die Feder (16) angeordnet ist.

6. Ventil nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der inneren, unteren Kammer (17) des Stopfens (12) die Halterung (18) für den Ampullenkörper (19) Aufnahme findet.

7. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der hohle zylindrische Schließkörper (22) senkrecht zur Mittelachse (A-A') in das Innere des Körpers (9) gleitet, und zwar durch Einwirkung der Feder (16), die durch den Bruch des Ampullenkörpers (19) freigegeben wird.

8. Ventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtheit durch zwei Dichtungen (23, 24) gewährleistet wird, von denen die eine (23) die Dichtheit zwischen dem Schließkörper (22) und der Öffnung des Körpers und die andere (24) die Dichtheit zwischen dem zylindrischen Durchgang im inneren des Schließkörpers (22) und dem Ampullenkörper (19) gewährleistet.

9. Ventil nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Schließkörper (22) wenigstens eine, auf halber Höhe angeordnete seitliche Öffnung (28) aufweist, durch die das heiße Fluid durch die Mitte des Stopfens (12) hindurch zur Ablaßleitung (8) entströmen kann.

10. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (9) aus gegenüber hohen Temperaturen (> 60 ºC) resistentem thermoplastischem Material wie etwa PVCC, PVDF, vernetztem Polyäthylen, oder Polypropylen gebildet ist.

11. Ventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß nahe der Einstecköffnung (10') für den Austritt des heißen Fluids ein Filter (27) angeordnet ist.

12. Ventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß um den Ampullenkörper (19) und/oder um den Bügel (25) der Halterung des Ampullenkörpers herum eine Manschette aus Filtermaterial angeordnet ist.