DE10339189A1 - Safety device for automatic shut-off of gas pipes has shut-off element upon which acts release mechanism with thermal bi-metal snap plate which when predetermined temperature value is exceeded changes form in spring fashion - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Sicherheitseinrichtung zum automatischen Absperren von Gasleitungen, mit einem Absperrelement, das einer thermischen Nachströmsperre der Sicherheitseinrichtung zugeordnet ist, wobei auf das Absperrelement ein Auslösemechanismus einwirkt, derart, dass das Absperrelement bei Überschreiten eines vorgegebenen Temperaturwertes aus einer Offenstellung in eine Absperrstellung bewegt wird.The The invention relates to a safety device for automatic Shutting off gas pipes, with a shut-off element, the one thermal after-flow lock the safety device is assigned, wherein on the shut-off a trigger mechanism acts, such that the shut-off when exceeding a predetermined temperature value is moved from an open position to a shut-off position.
Derartige Sicherheitseinrichtungen werden hauptsächlich in Gasleitungen von Gasversorgungssystemen für Brenngase, Sauerstoff oder Druckluft eingesetzt. Sie werden beispielsweise stromabwärts an Gasflaschen oder an Entnahmeventilen und stromaufwärts an Brennern zum Schweißen, Schneiden und für verwandte Verfahren installiert. Die üblicherweise eingesetzten Sicherheitseinrichtungen umfassen ein Gasrücktrittventil, durch welches das Zurückströmen von Gas entgegen der vorgesehenen Durchflussrichtung verhindert wird. In Gasleitungen für brennbare Gase werden Sicherheitseinrichtungen eingesetzt, die außerdem eine Flammensperre aufweisen. Mittels der Flammensperre wird das Durchschlagen einer Flamme entgegen der Durchflussrichtung der Gasleitung verhindert. Außerdem kommen in der Regel sogenannte Nachströmsperren, insbesondere thermische Nachströmsperren zum Einsatz, welche automatisch die Gaszufuhr unterbrechen, wenn ein festgelegter Temperaturwert erreicht oder überschritten wird. Die technischen Anforderungen an solche Sicherheitseinrichtungen sind in der europäischen Norm EN 730 geregelt.such Safety devices are mainly used in gas pipelines Gas supply systems for Fuel gases, oxygen or compressed air used. They become, for example downstream Gas cylinders or extraction valves and upstream of burners for welding, Cutting and for installed related procedures. The commonly used safety devices include a gas return valve, through which the backflow of Gas is prevented against the intended flow direction. In gas pipes for Flammable gases are safety devices that also use a Have flame arrester. By means of the flame barrier, the penetration is prevents a flame against the flow direction of the gas line. Furthermore usually come so-called Nachströmsperren, especially thermal Nachströmsperren used, which automatically interrupt the gas supply when a defined temperature value is reached or exceeded. The technical Requirements for such safety devices are in the European standard Regulated according to EN 730.
Thermische Nachströmsperren bei bekannten Sicherheitseinrichtungen weisen üblicherweise ein bewegliches Absperrelement auf, welches in der Absperrstellung den Gasdurchfluss durch die Sicherheitseinrichtung unterbricht. Während des normalen Betriebs wird das Absperrelement durch ein Schmelzlot in der Offenstellung gehalten. Durch eine anhaltende Temperatursteigerung wird bei Überschreiten des vorgegebenen Temperaturwertes das Schmelzlot erschmolzen, sodass das Absperrelement freigegeben wird. Durch die Kraft einer auf das Absperrelement einwirkenden vorgespannten Feder wird das Absperrelement in die Absperrstellung bewegt, sodass der Gasdurchfluss dauerhaft unterbrochen ist.thermal Nachströmsperren in known safety devices usually have a movable Shut-off on which the gas flow in the shut-off position interrupts through the safety device. During normal operation the shut-off is by a fusible link in the open position held. By a lasting increase in temperature is exceeded the predetermined temperature value melted the fusible link, so that the shut-off element is released. By the force of a on the shut-off acting biased spring is the shut-off in the Shut off position moves, so that the gas flow permanently interrupted is.
Nachteiligerweise sind die zuvor beschriebenen thermischen Nachströmsperren der aus dem Stand der Technik bekannten Sicherheitseinrichtungen vergleichsweise aufwendig konstruiert, was entsprechend hohe Herstellungskosten zur Folge hat.Unfortunately, are the previously described thermal Nachströmsperren the state of the art the technology known safety devices comparatively expensive designed, resulting in correspondingly high production costs Has.
Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, eine Sicherheitseinrichtung für Gasleitungen bereit zu stellen, welche eine verbesserte thermische Nachströmsperre aufweist, wobei insbesondere die Herstellungskosten gegenüber den bisher bekannten Sicherheitseinrichtungen reduziert sein sollen.From that Based on the object of the invention, a safety device ready for gas pipes to provide which an improved thermal flow barrier in particular, the production costs compared to the previously known safety devices should be reduced.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Sicherheitseinrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Auslösemechanismus eine Thermobimetallschnappscheibe umfasst, die bei Überschreiten des vorgegebenen Temperaturwertes sprungartig ihre Form ändert.These Task is based on a safety device of the beginning solved by the type mentioned, that the trigger mechanism a Thermobimetallschnappscheibe includes when exceeding the predetermined temperature value changes its shape abruptly.
Die Thermobimetallschnappscheibe der erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung erfüllt die Funktion eines thermischen Stellelementes, wobei durch die sprungartige Formänderung der Thermobimetallschnappscheibe das Absperrelement aus der Offenstellung in die Absperrstellung bewegt wird.The Thermobimetallschnappscheibe the safety device according to the invention Fulfills the function of a thermal actuator, wherein by the jump-like strain the Thermobimetallschnappscheibe the shut-off from the open position is moved into the shut-off position.
Thermobimetalle sind an sich bekannte Schichtverbundwerkstoffe, die aus mindestens zwei Komponenten mit unterschiedlichem Ausdehnungskoeffizienten bestehen. Da sich bei Erwärmung die eine Komponente stärker ausdehnt als die andere, entsteht eine temperaturabhängige Krümmung des Thermobimetalles. Für den erfindungsgemäßen Einsatz geeignete Thermobimetallmaterialien sind vorteilhafterweise zu vergleichsweise geringen Kosten im Handel erhältlich.thermobimetals are known layer composites, which consist of at least two components with different coefficients of expansion consist. As with warming the one component stronger expands than the other, creates a temperature-dependent curvature of the bimetallic strip. For the use according to the invention suitable bimetallic materials are advantageously too comparatively low cost commercially available.
Bei mechanischen Stellelementen aus Thermobimetall kann, beispielsweise durch entsprechende mechanische Vorwölbung, unter Einhaltung bestimmter Grenzbedingungen ein Schnappeffekt erreicht werden. In Bezug auf den erfindungsgemäßen Einsatz des thermischen Stellelementes für eine thermische Nachströmsperre einer Sicherheitseinrichtung ist vorteilhaft, dass der Temperaturwert, bei dem die Thermobimetallschnappscheibe sprungartig ihre Form ändert, in gewissen Grenzen bei der Herstellung der Thermobimetallschnappscheibe beliebig vorgebbar ist. Dieser Temperaturwert wird auch als Schnapppunkt der Thermobimetallschnappscheibe bezeichnet. Am Schnapppunkt erreicht die Thermobimetallschnappscheibe einen instabilen Spannungszustand und springt aus ihrer ursprünglichen Form in eine andere Form um. Die Form-Temperatur-Kennlinie der erfindungsgemäß eingesetzten Thermobimetallschnappscheibe ist hystereseartig ausgebildet, sodass sichergestellt ist, dass die Sicherheitseinrichtung bei Unterschreiten des vorgegebenen Temperaturwertes nicht wieder geöffnet wird. Dass die Sicherheitseinrichtung nach dem Auslösen der thermischen Nachströmsperre dauerhaft abgesperrt bleibt, ist eine wichtige Sicherheitsanforderung.at mechanical adjusting elements of bimetallic can, for example by appropriate mechanical bulge, in compliance with certain Boundary conditions can be achieved a snap effect. In relation to the use according to the invention of the thermal actuator for a thermal flow barrier a safety device is advantageous in that the temperature value, in which the Thermobimetallschnappscheibe abruptly changes shape, in certain limits in the production of Thermobimetallschnappscheibe is arbitrarily specified. This temperature value is also called a snap point the bimetallic snap disc called. Reached at the snap point the bimetallic snap disc an unstable state of tension and jumps out of its original form in a different form. The shape-temperature characteristic of the thermal bimetallic snap disk used according to the invention is hysteresis-like, so that it is ensured that the safety device falls below the predetermined temperature value not open again becomes. That the safety device after triggering the thermal after-flow lock remains permanently locked is an important security requirement.
Für den erfindungsgemäßen Einsatz geeignete Thermobimetallschnappscheiben können zu geringen Kosten eingekauft werden und sind mit wenig Montageaufwand direkt einsetzbar. Dadurch werden die Herstellungskosten der erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtungen gegenüber den Herstellungskosten der bisher üblichen Sicherheitseinrichtungen deutlich reduziert.Suitable for use according to the invention Thermobimetallschnappscheiben can be purchased at low cost and are with little Installation effort directly applicable. As a result, the manufacturing cost of the safety devices according to the invention compared to the cost of conventional safety devices are significantly reduced.
Vorteilhaft ist es, wenn das Absperrelement der erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung kugelförmig ausgebildet ist und aus wärmebeständigem Elastomermaterial besteht. Derartiges Elastomermaterial, wie beispielsweise EPDM-Kunststoff, ist für den Einsatz in Dichtungen allgemein bekannt. Wichtig ist, dass das Elastomermaterial wärmebeständig ist, wobei das Absperrelement insbesondere Temperaturen unterhalb des vorgegebenen Temperaturwertes, bei dem der Auslösemechanismus der thermischen Nachströmsperre anspricht, standhalten muss. Die Kugelform des Absperrelementes ist vorteilhaft, damit auch bei einer unpräzisen Bewegung des Absperrelementes aus der Offenstellung in die Absperrstellung sicher gewährleistet ist, dass der Gasdurchfluss durch die Sicherheitseinrichtung unterbrochen wird. Die Kugelform des Absperrelementes ist gleichsam selbst zentrierend, wobei mittels des kugelförmigen elastischen Absperrelementes eine entsprechende Öffnung am Gehäuse der Sicherheitseinrichtung in der Absperrstellung zuverlässig und dicht geschlossen gehalten wird.Advantageous it is when the shut-off of the safety device according to the invention spherical is formed and made of heat-resistant elastomeric material consists. Such elastomeric material, such as EPDM plastic, is for the Use in seals generally known. It is important that the elastomeric material is heat resistant, wherein the shut-off particularly temperatures below the predetermined temperature value at which the triggering mechanism of the thermal Nachströmsperre responds, must withstand. The spherical shape of the shut-off element is advantageous, so even with an imprecise movement of the shut-off safely ensured from the open position to the shut-off is that the gas flow through the safety device is interrupted becomes. The spherical shape of the shut-off element is as it were self-centering, wherein by means of the spherical elastic shut-off a corresponding opening on the housing Safety device in the closed position reliable and is kept tightly closed.
Die Thermobimetallschnappscheibe der erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung kann sinnvollerweise im Wesentlichen kreisrund und kalottenförmig gewölbt ausgebildet sein, wobei dann das kugelförmige Absperrelement mittig an der Thermobimetallschnappscheibe befestigt ist. In dieser Ausgestaltung bilden das Absperrelement und die Thermobimetallschnappscheibe eine Einheit, die besonders einfach gehandhabt und mit minimalem Montageaufwand in die erfindungsgemäße Sicherheitseinrichtung eingesetzt werden kann.The Thermobimetallschnappscheibe the safety device according to the invention can usefully formed substantially circular and dome-shaped curved be, in which case the spherical Locking element mounted centrally on the bimetallic snap-action disc is. In this embodiment, form the shut-off and the Thermobimetallschnappscheibe a unit that is handled very easily and with minimal effort Installation effort used in the safety device according to the invention can be.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung führt das Absperrelement beim Umspringen der Thermobimetallschnappscheibe eine Hubbewegung aus der Offenstellung in die Absperrstellung aus, derart, dass es in der Absperrstellung gegen eine Öffnung am Gehäuse der Sicherheitseinrichtung gepresst wird und so der Gasdurchfluss durch die Sicherheitseinrichtung unterbrochen wird. Hierzu eignet sich besonders die oben beschriebene kreisrunde und kalottenförmig gewölbte Ausbildung der Thermobimetallschnappscheibe. Innerhalb des Gehäuses der Sicherheitseinrichtung muss dann ein der Öffnung gegenüberliegender Sitz für die Thermobimetallschnappscheibe vorgesehen sein, an welchem sich die Thermobimetallschnappscheibe nach dem Auslösen der thermischen Nachströmsperre abstützt. Dabei ist es sinnvoll, wenn die Thermobimetallschnappscheibe im Wesentlichen senkrecht zur Gasdurchflussrichtung angeordnet ist. Im Normalzustand strömt dann das Gas seitlich an der Thermobimetallschnappscheibe vorbei und dann durch die der Thermobimetallschnappscheibe gegenüberliegende Öffnung aus dem Gehäuse der Sicherheitseinrichtung heraus.According to one preferred embodiment of Safety device according to the invention does that Shut-off element when jumping over the bimetallic snap-action disc a lifting movement from the open position to the shut-off position, such that it is in the closed position against an opening on casing the safety device is pressed and so the gas flow is interrupted by the safety device. Suitable for this purpose especially the above-described circular and dome-shaped curved training the bimetallic snap-action disc. Inside the case of the Safety device must then one of the opening opposite Seat for the Thermobimetallschnappscheibe be provided, on which the Thermobimetallschnappscheibe after triggering the thermal Nachströmsperre supported. It makes sense if the Thermobimetallschnappscheibe in Is arranged substantially perpendicular to the gas flow direction. In the normal state flows then the gas bypasses the side of the bimetallic disc and then through the Thermobimetallschnappscheibe opposite opening the housing the safety device out.
Außerdem sollte die erfindungsgemäße Sicherheitseinrichtung eine Flammensperre mit einem Sintermetallelement aufweisen. Durch die Flammensperre, wird, wie oben ausgeführt, das Durchschlagen einer Flamme entgegen der normalen Gasdurchflussrichtung verhindert. Die gute Wärmeleitfähigkeit, und die aufgrund der Porosität vorhandene große Oberfläche des Sintermetallelementes führt zum Löschen von durch die Gasleitungen schlagenden Flammen. Sinnvollerweise kann die Thermobimetallschnappscheibe der erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung stromabwärts der Flammensperre angeordnet sein. Dies führt zu einem verzögerungsfreien Auslösen der thermischen Nachströmsperre der Sicherheitseinrichtung.In addition, should the safety device according to the invention have a flame arrester with a sintered metal element. By the flame arrester, is, as stated above, the penetration of a Flame against the normal gas flow direction prevented. The good thermal conductivity, and because of the porosity existing large surface of the Sintered metal element leads to delete of flames striking the gas pipes. Logically, can the Thermobimetallschnappscheibe the safety device according to the invention downstream the flame arrester be arranged. This leads to a delay-free Trigger the thermal Nachströmsperre the Safety device.
Sinnvoll ist es ferner, dass die erfindungsgemäße Sicherheitseinrichtung ein Rücktrittventil aufweist, durch welches das Zurückströmen von Gas entgegen der normalerweise vorgesehenen Durchflussrichtung verhindert wird. Das Rücktrittsventil wird durch den in der vorgesehenen Richtung durch die Sicherheitseinrichtung strömenden Gasstrom offen gehalten und schließt, wenn der Druck stromabwärts hinter der Sicherheitseinrichtung den an der Sicherheitseinrichtung anliegenden Zuströmdruck des Gases erreicht oder diesen übersteigt. Zweckmäßigerweise ist das Rücktrittventil stromaufwärts der Flammensperre angeordnet. Auf diese Weise wird verhindert, dass das Rücktrittventil durch entgegen der vorgesehenen Durchflussrichtung durchschlagende Flammen beschädigt wird.meaningful it is further that the safety device according to the invention a return valve through which the backflow of Gas against the normally provided flow direction prevented becomes. The return valve will through in the intended direction by the safety device flowing Gas flow is kept open and closes when the pressure downstream is behind the safety device adjacent to the safety device Supply pressure reaches or exceeds the gas. Conveniently, is the withdrawal valve upstream arranged the flame barrier. This will prevent that the resignation valve by penetrating contrary to the intended flow direction Flames damaged becomes.
Besonders zweckmäßig ist es, dass die Thermobimetallschnappscheibe der erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung derart ausgelegt ist, dass diese beim Unterschreiten des vorgegebenen Temperaturwertes nicht in ihre ursprüngliche Form zurückspringt. Es wurde bereits oben erwähnt, dass es eine wesentliche Sicherheitsanforderung an eine Sicherheitseinrichtung der erfindungsgemäßen Art ist, dass die thermische Nachströmsperre den Gasdurchfluss nach dem einmaligen Ansprechen dauerhaft unterbricht.Especially is appropriate it that the Thermobimetallschnappscheibe the safety device according to the invention is designed such that it falls below the predetermined temperature value not in their original one Form recovers. It has already been mentioned above that there is a significant security requirement to a security device of the type according to the invention, that the thermal after-flow lock permanently breaks the gas flow after the single response.
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung wird im Folgenden anhand der Figuren erläutert.One embodiment the safety device according to the invention will be explained below with reference to the figures.
Es zeigen:It demonstrate:
Die
in den Figuren dargestellte Sicherheitseinrichtung weist ein rohrförmiges Gehäuse
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