Die Erfindung betrifft einen Strömungswächter nach den Merkmalen des
Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
In Leitungen für Gase werden häufig sogenannte Strömungswächter eingesetzt,
welche die Flussmenge (Volumen- oder Massenstrom) durch die Leitung überwachen und
bei Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes die Leitung sperren. Beispielhaft
seien diesbezüglich im Folgenden Strömungswächter in den Hauseinführungen von Gasversorgungsleitungen
betrachtet. Diese sind üblicherweise in der noch zum öffentlichen Versorgungsnetz
gehörenden Leitung außerhalb eines Gebäudes unterirdisch angeordnet. Sie bestehen
aus einem Absperrorgan, das mit einer Feder in Verbindung steht, sowie einer Dichtfläche.
Das Absperrorgan wird durch den vom Versorgungsnetz zum Gebäude (Verbraucher) gerichtete
Volumenstrom des Gases ständig in Richtung der Dichtfläche gedrückt. Dem wirkt jedoch
die Feder entgegen, sodass ein ausreichend großer Öffnungsquerschnitt für den Volumenstrom
des Gases bleibt. Falls aber der Volumenstrom plötzlich sehr stark ansteigt, wird
die Kraft der Feder überwunden und das Absperrorgan gegen die Dichtfläche gedrückt.
Der Volumenstrom wird dadurch unterbrochen, wobei die zwischen dem Versorgungsnetz
und dem nunmehr abgekoppelten Verbraucher bestehende Druckdifferenz nachfolgend
das Absperrorgan gegen die Dichtfläche gedrückt hält. Da der Anstieg des Volumenstromes
insbesondere durch ein Leck in den Gasleitungen des Gebäudes verursacht sein kann,
sorgt das selbständige Schließen des Strömungswächters dafür, dass die Gefahr einer
Gasexplosion im Haus reduziert wird. Ein solcher Strömungswächter ist beispielsweise
aus DE 298 09 839 U1 bekannt. Der
bekannte Strömungswächter weist zudem außerhalb des Gehäuses eine Handhabe auf,
mit der die Federvorspannung und/oder der Hub des Schließkörpers auch nach der Fertigung,
vor dem Einbau des Strömungswächters, veränderbar ist.
Es gibt aber eine Reihe von Situationen, in denen es wünschenswert
wäre, den Hausanschluss außerhalb des Gebäudes beim Strömungswächter verschließen
zu können. Dies ist zum Beispiel dann der Fall, wenn Installations- oder Erdarbeiten
geplant sind, die mit einiger Wahrscheinlichkeit oder sogar mit Sicherheit die Integrität
des Leitungssystems stromabwärts des Strömungswächters betreffen.
Aus der DE 199 44 830 A1
ist eine Sicherheitseinrichtung zum Absperren von Versorgungsleitungen für flüssige
und gasförmige Medien bekannt, die einen Durchflussmengenmesser, ein elektromagnetisches
Ventil, eine zentrale Rechnereinheit sowie mehrere Programmiereinheiten umfasst.
Die zentrale Rechnereinheit vergleicht kontinuierlich die von dem Durchflussmengenmesser
gemeldete Durchflussmenge des Mediums mit einer voreingestellten Maximalmenge. Bei
Überschreiten dieses Schwellwertes steuert die Rechnereinheit das elektromagnetische
Ventil derart, dass der betreffende Rohrabschnitt verschlossen wird. Die bekannte
Sicherheitseinrichtung besteht allein aus einem elektromagnetischen Ventil; eine
mechanische Absperrung ist nicht vorgesehen.
Zudem werden die Versorgungsleitungen mit Hilfe der Sicherheitseinrichtung
nach Durchfluss einer voreingestellten Maximalmenge abgesperrt. Dies ist aber im
Bereich von Hauseinführungen von Gasversorgungsleitungen unbrauchbar, da eine unbegrenzte
Durchflussmenge zur Verfügung gestellt werden muss, um eine kontinuierliche Versorgung
des Gebäudes zu ermöglichen. Aus der DE 25
22 443 A1 ist darüber hinaus ein Wasserschadensschutzventil bekannt, welches
in Verbindung mit einem Flüssigkeitsfühler, der in einer Auffangwanne angeordnet
ist ein an einem Wasserleitungsanschluss vorgesehenes Magnetventil betätigen kann.
Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
einen Strömungswächter derart weiterzuentwickeln, dass er einen größeren Einsatzbereich
abdecken kann. Ferner soll ein erleichterter Einbau des Strömungswächters ermöglicht
werden. Diese Aufgabe wird durch einen Strömungswächter mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen enthalten.
Gemäß der Erfindung enthält der Strömungswächter zur Sicherung einer
(Gas-)Leitung ein im Leitungsweg anzuordnendes Ventil. Das Ventil ist dabei so eingerichtet,
dass es bei Überschreiten einer vorgegebenen Flussmenge, das heißt bei einem Volumen-
und/oder Massenfluss oberhalb eines gegebenen Grenzwertes beispielsweise aufgrund
einer Leckage, schließt und damit die weitere Strömung durch die Leitung unterbricht.
Der Strömungswächter ist dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil durch ein mit Federkraft
entgegen der Flussrichtung des Gases beaufschlagtes Absperrorgan, welches vor einer
Dichtfläche angeordnet ist, gebildet ist und ein Elektromagnet innerhalb des Strömungswächters
angeordnet ist, welcher bei Stromzufuhr eine in Schließrichtung wirkende Kraft derart
auf das Absperrorgan ausübt, dass die Federkraft überwindbar und das Ventil schließbar
ist.
Der erfindungsgemäße Strömungswächter kann demnach auf zweierlei Arten
ausgelöst (geschlossen) werden, und zwar einerseits in bekannter Weise abhängig
von der Flussrate durch die Leitung bei Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes,
und andererseits elektrisch. Mit der elektrischen Auslösung ist es möglich, den
Strömungswächter aus der Ferne automatisch oder manuell gesteuert zu schließen.
Insbesondere kann er daher zum Beispiel vor geplanten Bauarbeiten
geschlossen werden, welche die Integrität eines Hausanschlusses gefährden könnten.
Die elektrische Auslösung kann quasi von jedem beliebigen Ort aus erfolgen, wobei
lediglich eine Verbindung über elektrische Leitungen bzw. Kabel vorzusehen ist.
Darüber hinaus eignet sich eine elektrische Auslösung in besonderem Maße für eine
automatische Ansteuerung des Strömungswächters.
Durch das Vorsehen eines Elektromagneten, welcher bei Stromzufuhr
eine in Schließrichtung wirkende Kraft auf ein bewegliches Absperrorgan ausüben
kann, wird das bewegliche Absperrorgan ohne eine solche Einwirkung des Elektromagneten
von einer Federkraft in Offenstellung gehalten bzw. gedrückt. Außer durch den Elektromagneten
kann diese Federkraft auch durch einen entsprechend großer Fluss durch den Strömungswächter
überwunden werden, wodurch das flussabhängige Verschließen des Strömungswächters
realisiert wird.
In Ausgestaltung der Erfindung weist der Strömungswächter eine Steckmuffe
auf. Vorzugsweise ist er dabei beidseitig mit je einer Steckmuffe verbunden, so
dass von beiden Seiten Leitungsrohre eingesteckt werden können. Durch die Integration
des Strömungswächters mit mindestens einer Steckmuffe lässt sich dieser besonders
einfach in ein Leitungssystem einbauen, denn zum Anschluss des Strömungswächters
müssen nurmehr die zu- und abführenden Leitungsenden in die Steckmuffe eingesteckt
werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Steckmuffe weist diese an
mindestens einer Seite, das heißt der Eingangsseite und/oder der Ausgangsseite in
Bezug auf die normale Durchströmungsrichtung, an ihrer Innenfläche umlaufende Innenrillen
auf. Die der Einstecköffnung abgewandten Flanken der Innenrillen sind dabei relativ
zur Achse der Steckmuffe geneigt und dieser zugewandt. Als Einstecköffnung wird
diesbezüglich das Ende der Steckmuffe bezeichnet, in welches eine anzuschließende
Leitung in die Steckmuffe einzustecken ist. Die beschriebene Neigung der Flanken
der Innenrillen bewirkt, dass ein in die Steckmuffe eingesteckter Gegenstand wie
z.B. ein Rohr über die Neigung der Flanken gleiten kann. Die der Einstecköffnung
zugewandten Flanken der Innenrillen sind vorzugsweise etwa senkrecht zur Achse der
Steckmuffe, so dass sie die Bewegung eines Gegenstandes in die entsprechende Richtung
blockieren. Die Innenrillen können sowohl als eine Serie von geschlossenen, zueinander
parallelen Ril len als auch als eine schraubenförmig umlaufende Einzelrille ausgebildet
sein.
Gemäß einer speziellen Ausgestaltung der vorstehend erläuternden Steckmuffe
weist diese eine umlaufende Innennut auf. Weiterhin enthält sie einen elastischen
Druckring, der unterbrochen ist, d. h. an einer Stelle seines Umfanges einen Spalt
aufweist. Durch die Unterbrechung wird der Druckring radial dehnbar bzw. komprimierbar.
Der Druckring weist an seiner Innenfläche umlaufende Innenrillen auf, deren der
Einstecköffnung abgewandte Flanken der Achse des Druckringes zugewandt sind. Der
Außendurchmesser des Druckringes ist in etwa so groß wie der Durchmesser der Innennut
der Steckmuffe. Bei einer derartigen Steckmuffe kann der Druckring somit –
gegebenenfalls unter vorübergehender Kompression, die aufgrund der Elastizität und
der Unterbrechung möglich ist – in die Innennut der Steckmuffe eingesetzt
werden, woraufhin seine Innenrillen dann die vorstehend erläuterten Innenrillen
der Steckmuffe bilden.
Weiterhin wird vorzugsweise ein unterbrochener Klemmring vorgesehen,
welcher auf ein anzuschließendes Rohr aufsetzbar ist und an seiner Außenseite umlaufende
Außenrillen aufweist, die zu den oben beschriebenen (an der Innenfläche der Steckmuffe
oder an einem Druckring ausgebildeten) Innenrillen komplementär sind. Die Unterbrechung
des Klemmringes ermöglicht es, diesen in Maßen radial zu dehnen oder zu stauchen.
Insbesondere kann der Klemmring nach leichter Dehnung auf ein anzuschließendes Rohr,
dessen Außendurchmesser dem Innendurchmesser des Klemmringes entspricht, aufgesetzt
und hieran festgeklemmt werden. Das Rohr kann dann mit den außen liegenden Außenrillen
des Klemmringes in die Steckmuffe eingesetzt werden, wobei die Außenrillen mit den
Innenrillen der Steckmuffe zusammenwirken.
Der vorstehend beschriebene Klemmring ist vorzugsweise dadurch weitergebildet,
dass er an seiner Innenseite umlaufende Rillen aufweist, deren der Einstecköffnung
zugewandte Flanken etwa senkrecht zur Achse des Klemmringes stehen. Diese senkrechten
Flanken fixieren den Klemmring auf einem Rohr in der entsprechenden Zugrichtung.
Andere Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den
übrigen Unteransprüchen angegeben. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in
der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend im Einzelnen beschrieben. Es zeigen:
1 einen Druckring in einem Querschnitt
und in einer Seitenansicht;
2 einen Klemmring in einem Querschnitt
und in einer Seitenansicht;
3 ein Einsatzbauteil des erfindungsgemäßen
Strömungswächters;
4 eine erste Form eines Steckmuffengehäuses;
5 eine zweite Form eines Steckmuffengehäuses;
6 zwei Distanzringe;
7 ein Strömungswächtergehäuse;
8 einen Stößel des erfindungsgemäßen
Strömungswächters im Querschnitt;
9 einen erfindungsgemäßen zusammengebauten
Strömungswächter in einem Querschnitt.
Der Aufbau und die Funktion eines erfindungsgemäßen Strömungswächters
1 soll nachfolgend mit Hilfe der Querschnittszeichnung
von 9 erläutert werden, wobei die 1
bis 8 die Bauteile dieses Strömungswächters
in separaten Ansichten genauer darstellen.
Der Strömungswächter 1 kann in die Gasleitung einer Hauseinführung
eingebaut werden, wobei die Pfeile in 9 die übliche
Flussrichtung des Gases im Einsatzzustand andeuten. Er dient dazu, den Volumenstrom
in der Gasleitung zu überwachen und bei Überschreiten eines maximal zulässigen Volumenstromes
die Leitung zu verschließen. Im dargestellten Strömungswächter 1 wird die
Verschlussfunktion durch ein Absperrorgan in Form eines axial beweglichen Stößels
800 realisiert, welcher gegen den Druck einer Feder (nicht dargestellt)
vom strömenden Gas gegen einen Ventilsitz 300 gedrückt wird. Wenn der Volumenstrom
eine Obergrenze überschreitet, sitzt der Stößel 800 auf dem Ventilsitz
auf und verschließt hierdurch die Leitung. Strömungswächter nach dem Stand der Technik
können zum Beispiel von der Firma Mertik-Maxitrol GmbH. & Co. KG. (06502 Thale)
bezogen werden.
Erfindungsgemäß wird nun ein derartiger vom Volumenstrom betätigter
Strömungswächter dahingehend erweitert, dass das Schließen des Ventils auch elektrisch
ausgelöst werden kann. Zu diesem Zweck ist in den Strömungswächter 1 ein
Elektromagnet 900 integriert, welcher über elektrische Zuleitungen von
einer entfernten Stelle aus betätigt (d.h. unter Strom gesetzt) werden kann. Durch
den Stromfluss im Elektromagneten 900 wird eine magnetische Anziehungskraft
ausgeübt, welche auf den Stößel 800 übertragen wird und diesen unabhängig
vom herrschenden Volumenstrom in der Leitung gegen den Ventilsitz 300 drückt.
Auf diese Weise kann die Gasleitung bei Bedarf verschlossen werden, zum Beispiel
wenn in ihrer Nähe Erdarbeiten durchzuführen sind.
Wie weiterhin aus 9 erkennbar ist, sind
der Stößel 800 mit dem Ventilsitz 300 sowie der Elektromagnet
900 in einem zylindrischen Gehäuse 700 angeordnet, welches ein
Loch für die Durchführung elektrischer Zuleitungen zum Elektromagneten
900 aufweist. Vermöge der Distanzringe 601 und 602 wird
der Ventilsitz 300 in axialer Richtung in gewünschter Weise im Gehäuse
700 platziert.
In den beiden Enden des Gehäuses 700 sitzt jeweils eine Steckmuffe
400 bzw. 500, welche den Übergang zur Rohrleitung bereitstellt.
Die Steckmuffen 400, 500 sind dabei erfindungsgemäß für einen
besonders einfachen Anschluss der Rohrleitungen eingerichtet. Zu diesem Zweck weist
die Steckmuffe 400 an ihrem nach außen gerichteten Ende eine Innennut
401 und entsprechend die Steckmuffe 500 eine Innennut
501 auf. In diese Innennuten kann jeweils ein Druckring 100 eingesetzt
werden. Dieser ist, wie aus 1 erkennbar ist, an seiner
Außenseite zylindrisch ausgebildet und an seiner Innenseite mit Innenrillen versehen.
Die Innenrillen haben im Querschnitt ein sägezahnförmiges Profil, wobei die der
Einsteckrichtung 101 abgewandten Flanken 103 der Innenrillen geneigt
zur Achse des Druckringes 100 sind, während die der Einsteckrichtung
101 zugewandten Flanken 104 etwa senkrecht zur Achse des Klemmrings
stehen. Der Druckring 100 kann in die Innennut 401 bzw.
501 der Steckmuffe 400 bzw. 500 eingesetzt werden, wobei
er aufgrund eines Unterbrechungsspaltes 102 für diesen Zweck nach Bedarf
radial komprimiert werden kann.
Des Weiteren gibt es einen Druckring 200, dessen Außenseite
mit Außenrillen versehen ist, welche komplementär zu den Innenrillen des Druckringes
100 ausgebildet sind. Der Klemmring 200 kann daher in der in
9 dargestellten Weise jeweils mit einem Druckring
100 zusammengesteckt werden, wobei ein Spalt 202 im Klemmring
seine radiale Kompression erlaubt.
Der Klemmring 200 weist ferner an seiner Innenseite Innenrillen
auf, deren zur Steckrichtung 101 weisenden Flanken 205 relativ
zur Achse des Klemmrings geneigt sind und deren von der Steckrichtung wegweisenden
Flanken 201 etwa senkrecht zur Achse des Klemmringes 200 stehen.
Wie aus 9 erkennbar ist, kann beim Anschluss
des Strömungswächters 1 an ein Rohrsystem jeweils ein Rohr in die Enden
des Strömungswächters eingesteckt werden, was durch die Neigung der Flanken
204 des Klemmringes 200 leicht möglich ist. Der Abzug des Klemmringes
200 vom Rohr wird dann jedoch durch die senkrechten Flanken der Innenrillen
des Klemmringes 200 blockiert.
