Sicherheitsvorrichtung zur Verhütung von Gasgemischbildungen und zum Auf halten von Explosionen in Brenngasleitungen Die Erfindung betrifft eine Sicherheitseinrichtung zur Verhütung von GasgemischbsIdungen und zum Aufhalten von Explosionen in Brenngasleitungen mit einer Flammensperre, einem Gasrückströmvzntäl und einem Überdruckventil.
Die meist verwendeten Sicherheitsvorrichtungen stellen bekanntlich ,Kombinationen verschiedener Bauelefrnente dar, z. B. Flammensperre, Gasrück- strömventil, üb erdruckventsl und .automatische Ab sperrung.
Mit diesen Biauelementen lassen sich ge wisse .Sicherhef sfunktionen ,erfüllen, wie Sicherheit gegen Grasrücktritt, Flammenrückschlag,
Zerplatzen von Schläuchen durch .auftretenden Überdruck und ungawolltes Nachströmen von Frischgas im Anschluss an eine Explosion oder einen starken iGas- oder Sauerstoffrücktritt. Alle bekannten Sicherheitsvor- richtungen dieser Art sind ,aber nicht in der Lage,
einen Schutz gegen das Nachströmen von Frischgas im Falle einer Zerstörung oder eines Abreissens des Schlauches zu bieten. Um diesen Nachteil auszuschal ten, wird erfindungsgemäss der Ventilteller ides Gas- rückströmventäs doppeitwirkend ausgebildet, so d;ass :
er auch Iden Gasstrom in der normalen Strömungs- richtung absperren kann.
Das @Gasrückströmventil kann somit auch als Mengenbegrenzungsventil :dienen, :das nicht nur bei überschreitung tder höchstzulässigen Gasdurchgangs- menge, sondern ,
überdies im Falle eines Flammen- rückschlages mit dem sich selbst in oder Offenstellung verriegelnden Überdruckventil zur Wirkung kommt. Ein weiterer Vorrtzil ist der, :
dass ein überschreiten ,der in vielen Fällen vorgeschriebenen höchstzulässi- gen Leistung einer Gasquelle nicht möglich ist. Ein- zelheiten der Erfindung sind machfolgend anhand der zwei schematische Ausführungsbeispiele darstel lenden Zeichnung erläutert.
Es zeigen:
EMI0001.0102
Fig. <SEP> 1 <SEP> :eine <SEP> erste <SEP> Ausführungsform <SEP> einer <SEP> Sicher heitsvorrichtung <SEP> im <SEP> Ruhezustand, <SEP> d. <SEP> h. <SEP> im <SEP> Versahluss zustand <SEP> :bei <SEP> rückströmendem <SEP> ,Gas,
<tb> :Fig. <SEP> 2 <SEP> )die <SEP> Vorrichtung <SEP> nach <SEP> Fig. <SEP> 1 <SEP> bei <SEP> Gasent rjahme,
<tb> Fig. <SEP> 3 <SEP> die <SEP> Vorrichtung <SEP> nach <SEP> Eilg. <SEP> 1 <SEP> im <SEP> Ver schlusszustand <SEP> nach <SEP> :einem <SEP> Schlauchbruch,
<tb> Fig. <SEP> 4. <SEP> idie <SEP> Vorrichtung <SEP> nach <SEP> Fig. <SEP> 1 <SEP> im <SEP> Ver schlusszustand <SEP> im <SEP> Anschluss <SEP> an <SEP> eine <SEP> Explosion,
<tb> Fig. <SEP> 5 <SEP> eine <SEP> zweite <SEP> Ausführungsform <SEP> einer <SEP> Sicher heitsvorrichtung <SEP> :
im <SEP> Betriebszustand, <SEP> vom <SEP> Gas <SEP> ,durch strömt,
<tb> Fig. <SEP> 6 <SEP> ,die. <SEP> Vorrichtung <SEP> nach <SEP> Fig. <SEP> 5 <SEP> ;beä <SEP> schl:eichen desn <SEP> :Gasrücktritt <SEP> von <SEP> etwa <SEP> 50 <SEP> mm <SEP> WS,
<tb> Fig. <SEP> 7 <SEP> die <SEP> Vorrichtung <SEP> nach <SEP> Fng. <SEP> 5 <SEP> bei <SEP> starkem
<tb> Gasrücktritt <SEP> von <SEP> etwa <SEP> 1200 <SEP> mm <SEP> WS <SEP> oder <SEP> einer
<tb> Rückscliag-aExplosion,
<tb> Fig. <SEP> 8 <SEP> die <SEP> Vorrichtung <SEP> nach <SEP> :Fig. <SEP> 5 <SEP> bei <SEP> zu <SEP> starkem
<tb> Gasdurchfluss <SEP> und
<tb> Fig. <SEP> 9 <SEP> idde <SEP> Vorrichtung <SEP> nach <SEP> Fig. <SEP> 5, <SEP> nachdem
<tb> :das <SEP> Gas <SEP> zwischen <SEP> :den <SEP> :beiden <SEP> Ventilen <SEP> abgesrtrömt
<tb> ist.
<tb>
Die <SEP> Sicherheitsvorrichtung <SEP> nach <SEP> den <SEP> Fig. <SEP> 1 <SEP> :bis <SEP> 4
<tb> umfasst <SEP> ein <SEP> Gehäuse <SEP> 12 <SEP> anit <SEP> einem <SEP> Einlass <SEP> 1 <SEP> und
<tb> einem <SEP> Auslass <SEP> 7, <SEP> :die <SEP> (durch <SEP> eine <SEP> Flammernsperre <SEP> 6,
<tb> z. <SEP> B. <SEP> uuus <SEP> Sintermetall,getrennt <SEP> :sind. <SEP> Ein <SEP> Ventälteher
<tb> 3 <SEP> arbeitet <SEP> mit <SEP> zwei <SEP> Ventilsitzen <SEP> 2 <SEP> und <SEP> 4 <SEP> zusam men. <SEP> Er <SEP> wird <SEP> im <SEP> Ruhezustand <SEP> von <SEP> einer <SEP> Feder <SEP> 5
<tb> .gegen <SEP> idenSitz <SEP> 2 <SEP> gedrückt. <SEP> Ein <SEP> weiterer <SEP> Auslass <SEP> 13
<tb> wiinddurch <SEP> ein <SEP> Überdruckventil <SEP> 10 <SEP> verschlossen, <SEP> ,das
<tb> durch <SEP> :
eine <SEP> Feder <SEP> 11 <SEP> in <SEP> seine <SEP> Schliesslage <SEP> gedrückt
<tb> wind. <SEP> Ein <SEP> idurch <SEP> eine <SEP> Feder <SEP> 9 <SEP> vorgespannter <SEP> Bolzen <SEP> 8
<tb> blockiert <SEP> Idas <SEP> Ventiil <SEP> 10 <SEP> in <SEP> seiner <SEP> geöffneten <SEP> Stellung,
<tb> wenn. <SEP> es <SEP> z. <SEP> B. <SEP> ,durch <SEP> einen <SEP> Explosäonsdnuck <SEP> in <SEP> seine
<tb> ,ganz <SEP> geöffnegöe <SEP> Stellung <SEP> bewegt <SEP> worden <SEP> ist. <SEP> Die <SEP> Wir kungsweise <SEP> der <SEP> Vorrichtung <SEP> äst <SEP> folgende:
Im Ruhezustand (Fig. 1) wird der Ventilteller 3 durch ;die Kraft der Feder 5 .auf den Ventilsitz 2 gepresst. Das Ventil 10 wind mit Hilfe der Kraft der Fader 1.1 geschlossen .gehalten. ,Dieser Zustand entspricht auch dem :
bei schleichendem Gasrücktritt. Hierbei wird der Druck im Abgang 7 und im ge samten Sicherungsgehäuse .grösser ,als der Vordruck am Eingang 1 .der Sicherung. Beim überschreiten des höchstzulässigen Betriebsdruckes öffnet das Ven til 10 gegen -die Kraft ;der Feder 11 ,nur so weit(, diass der entstandene Überdruck ohne weiteres ins Freie entweichen kann.
Nach Überschreiten des höchst zulässigen Betriebsdruckes wird das Ventnl 10 durch die Kraft der Feder 11 ;geschlossen. Bei Gasentnahme (Fig. 2) wird @die .Sicherung in Pfeilrichtung vom Gas durchströmt. Hierbei wird der Ventilteller 3 galten die Kraft der Feder 5 durch den Gasvordruck vom Dichtsitz 2 abgehoben und ;
bewegt sich zwischen den Sitzen 2 und 4, ohne jedoch (sich saufeinen zu setzen. Das Gas strömt .durch die Flammensperre 6 zum Ausgang 7 und von dort weiter zum Arbeits gerät.
Das Ventil 10 bleibt ,also so länge geschlos sen, wie der höchstzulässige Betrie;bsdruck ;des Ge;- rätes nicht überschritten wird. Im Falle eines Schlauchbruches (Fig. 3) strömt,das Gas am Abgang 7 umnitlelbar in nie freie Atmosphäre ,
ab. Hierdurch wird die Strömungsgeschwindigkeit des Gases inner- halb der Sicherung so erhöht, dass der Ventilteller 3 gegen die Kraft der Feder 5 auf iden Ventilsitz 4 gepresst wird. Dadurch ist die weitere Zufuhr von Frischgas unterbunden.
Das Ventil 10 bleibt in die sem Falle geschlossen. B-ei einer Explosion (Flam- menrückschlag) geschieht folgendes (Fig. 4): Im Falle einer Explosion schlägt !das explodie rende Gasgemisch mit hohem .Druck ;durch den Abgang 7 in den Innenraum der Sicherung .und bz- aufschlagt die -Aussenwände der Flammensperre 6.
Das explodierende Gasgemisch wird durch (die Wan dung der Flammensperre 6 hindurchgepresst. Hier bei wird ihm so viel Wärme entzogen, @dass auf der Innenseite der Flammensperre 6 keine Zündung mehr erfolgen kann. Der durch ;die Flammensperre 6 hindurchtretende Druck presst,den Ventilteller 3 mit grosser Kraft gegen den Ventilsitz 2.
Das Ventil 10 wird .gegen die Kraft der Fader 11 schlagartig ge öffnet und dann durch den Bolzen 8 @verriagelt, der sich durch die Kraft der Feder 9 vor den Ventil teller 10 .legt;. Nach :Ableitung ,des Explosionsidruckes wird der Ventilteller 3 vom nachströmenden Frisch gas von seinem Dichtsitz 2 gegen ;die Kraft der Feder 5 abgehoben.
Das Gas tritt durch die Flam mensperre 6 und gelangt :durch das offengehaltene Ventil 10 unmittelbar ins Freie. .Hierbei wird die Strömungsgeschwindigkeit des Gases so hoch, dass ,der Ventilteller 3 vom durchströmenden Gas gegen den Ventilsitz 4 ;
gepresst und die weitere Frischgas- zufuhr in Strömungsrichtung unterbunden wird. Um den normalen Betriebszustand wieder herzustellen, muss der Bolzen 8 von Hand gegen die Kraft der Feder 9 angehoben werden. Jetzt !schliesst die Kraft der Felder 11 das Ventil 10.
Sowohl nach einem Schlauchbruch (Fig. 3) -als auch nach einer Explosion (Fiig. 4) wird der Ventilteller 3 durch den Gasvor- druck ,auf den Dichtsitz 4 gepresst. Um diesen Ver- schlusszustan;
d aufzuhaben, ist es notwendig, in beiden Fällen den Eingang 1 der Sicherung so weit drucklos zu machen, @diass die Kraft der Feder 5 den Ventil teller 3 vom Dichtsitz 4 gegen :den Dichtsitz 2 abheben kann.
Die .Sicherheitsvorrichtung nach ;den Fig. 5 bis 9 weist ebenfalls .ein Gehäuse 20 mit einem Einlass 21 und einem Auslass 2.2 auf. Einweiterer Auslass 23 ist ,durch ein üiberdruckventi1 24, das unter Vorspannung einer Feder 26 steht, normalerweise verschlossen. Das Gehäuse enthält eine Trennwand 27 mit Durchlässen 28.
Auf der unteren Seite der Trennwand 27 befindet sich ein VentilsiV 29 für .den Ventilteller 30 des Gasrückströmventils, der ;dem Ventilteller 3 des ersten Au.sführungsbeisplels entspricht. Der Ventilteller 30 arbeitet .auch mit dem Ventilsitz 31 zusammen. Er ist somit ebenfalls doppeltwirkend, einerseits als Rückströmventil mit ,Sitz 29 und anderseits als Mengenbagrenzungsventil mit Sitz 31.
Die Feder 32 drückt den Ventilteller 30 normalerweise nach oben gegen den Sitz 29. Der Ventilteller ist biegsam ausgebildet. Er besteht z. B. aus Gummi und wird beidseits durch Stützscheiben versteift, die jedoch :einen kleineren Durchmesser als der Ventilteller haben. Im Gehäusefuss ist eine plattenförmige Flammensperre 33, z.
B. aus Sinter metall, angeordnet. Im Bereiche des Auslasses ist ferner ein weiterer Auslass 23 angeordnet, der durch ein üiberdruekventil 34 verschlossen ist, :das unter ;dem Druck einer Feder 35 steht.
An der Oberseite der Trennwand 27 eist ein weiterer Ventilsitz 36 angeordnet, der mit einem Ventilteller 37 zusammenwirkt. Die Teile 36, 37 bilden ein Gaseinlassventil, das normalerweise geöff net ist. Der Ventilteller 37 ist .ebenfalls biegsam und besteht z. B. aus Gummi.
Der Ventilteller 37 sitzt auf einem hohlen Schliesskolben 38, der oben in ;einen Schaft 39 ausmündet. An dessen oberem Ende ist ein W.inkelhebe1 40 angelenkt, der um eine Achse 41 schwenkbar !am Gehäuse 20 gelagert ist. Das untere Ende .des Hebelarms 40a trägt einen farbigen, z. B. roten Farbbelag 42 und ist in der normalen Betriebsstellung :durch eine Kulisse 43 ver deckt.
In der normalen Betriebsstellung stützt sich der Schliesskolben 38 aus Kugeln 44 ab, die auf einem Kragen 45b der Trennwand 27 sitzen. Am Ventil teller 37 ist ferner ;ein Bolzen 45 befestigt, der in den Schliesskolben 38 hineinragt und RTI ID="0002.0217" WI="6" HE="4" LX="1698" LY="2436"> eine 45a :
aufweist. In der normalen Betriebsstellung be findet sich die Verdickung 45a, wie in den Fig. 5 und 6 (dargestellt, auf der Höhe der Kugeln 44, so dass diese den Schliesskolben 38 mit dem Ventil teller 37 in der in Fig. 5 und 6 gezeigten geöffneten Lage festhalten. Eine Feder 46 ist bestrebt, den Schliesskolben 38 ,
gegen die Trennwand 27 zu @drän- gen, so dass der Ventilteller 37 auf dem Sitz 36 aufliegt.
Die Wirkungsweise der Sicherheitsvorrichtung ist folgende: Im Betriebszustand (Fig. 5) strömt Druck- gas in den Einlass 21, durch die Durchlässe 28 zum Auslass 22.
Dabei wird oder Ventilteller 30 durch gebogen, also vom Sitz 29 abgehoben. Im Ruhezu- stiand (Fig. 6) liegt der Ventilteller .30 dagegen Glicht auf seinem Sitz 29.
Bei einem eventuellen Gasrück tritt wird der Ventilceller 30 stärker gegen seinen Sitz 29 gedrückt. Übersteigt der Rückströmdruck ;
den Wert von etwa 1200 WS oder tritt eine Rückschlag- explosion auf, so wird .gemäss Fig. 7 der Venti teuer @dera@b in den ,Sitz 29 gedrückt, :dass sich ider Bolzen 45 nach oben bewegt. Die Verdickung 45a gibt die Kugeln 44 frei.
Diese werden durch den federbelaste- ten Schliesskolben 38 nach innen gegen den dünneren Teil des Bolzens 45 verdrängt @(Fig. 7) und der Ventflbeller 37 kann sich sauf seinen Sitz 3.6 absen ken, wodurch die Gaszufuhr unterbrochen ist.
Gleich- zeitig öffnet Idas Ü@berdruakventil 34 und & r Rück- strömüberdruck entweicht durch die Auslässe 33, 25. Der Hebel 40 befindet sich in der in Fig. 7 gezeigten Stellung, in der ;das Warnzeichen 42 sicht bar ist.
Ist die Störung, die den Gasrückstrom ver ursacht hatte, :beseitigt, so kann ider Hebelarm 40a in seine Ruhestellung gzdrückt werden (Fig. 5 und 6); wodurch der Ventilteller 37 wieder in seine geöffnete Lage angehoben wird.
Je grösser die durch die Einrichtung strömende Gasmenge ist, um .so weiter wird ider Ventilteller 30 vom Sitz 2.9 entfernt und gegen den Sitz 31 bewegt, wodurch die durchströmende Gasmenge begrenzt wird. Ist der .Gass tToin .z.
B. infolge eines Leitungs@ Bruchs :auf ider Auslassseite der Einrichtung unzu- lässig gross, so wird der Ventilteller auf den Ventil- sitz 31 gepresst. Dadurch wurde der Bolzen 45 nach unten bewegt.
Die Verdickung 45a befindet sich dann nicht mehr im Bereiche der Kugeln 44. Die Kugeln 44 .bewegen sich nach innen gegen Idas dünne Ende .des Bolzens 45 und geben den Schliesskolben 38 mit dem Ventilteller 37 frei.
Die .Feder 46 drückt dann den Ventilteller 37 wieder auf seinen Sim 36, wodurch die Gaszufuhr unterbrochen wird (Fig. 8).
Durch eine im Sitz 31 angeordnete Bohrung 47 kann sich der Druck @b.eidseits des Ventiltellers 30 langsam ausgleichen. Die Feder 32 drückt dann den Ventilteller 30 nach oben in die in Fig. 9 ge zeigte Lage.
Die an der Verdickung 45a anliegenden Kugeln 44 verhindern eine Rückkehr ides Venrtäl- tellers 30 in .seine Ruhelage nach Fig. 6.
Erst wenn der Hebelarm 40a wieder nach innen in seine Re- tirebsstellung :gedrückt wird, ist die Sicherheitsein- richtung wieder betniebsgbeneit.