AT395348B

AT395348B - Vorrichtung zur druckueberwachung und zur steuerung eines sicherheitsventils

Info

Publication number: AT395348B
Application number: AT0178879A
Authority: AT
Original assignee: Gemignani Francois
Priority date: 1978-03-21
Filing date: 1979-03-09
Publication date: 1992-11-25
Also published as: DE7906329U1; IN151694B; GB2016743A; ATA178879A; IT7920733A0; FR2420701A2; FR2420701B2; JPS626367Y2; US4291721A; GB2016743B; JPS54139319U; IT1111801B

Description

AT 395 348 B

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Drucküberwachung und zur Steuerung eines Sicherheitsventils, das einen Ventilteller aufweist, der relativ zum Ventilsitz mittels der Stange eines in einem Zylinder gleitenden Kolbens bewegbar ist, wobei dieser Zylinder in leitender Verbindung mit der Vorrichtung sowie mit dem zu überwachenden Druckbehälter selbst steht, welche Vorrichtung eine erste, einerseits mit dem zu überwachenden Druckbehälter und 5 andererseits mit dem das Sicherheitsventil steuernden Zylinder verbundene Kammer aufweist, die mit einem Ventil versehen ist, mit dem sie vom Zylinder abtrennbar ist, welche Vorrichtung ferner eine zweite Kammer aufweist, in der ein Ventil angeordnet ist, mit dem die zweite Kammer mit der Atmosphäre verbindbar ist, wobei die zweite Kammer in die Leitung mündet, die die erste Kammer mit dem Steuerzylinder des Sicherheitsventils verbindet, und wobei ferner den Ventilen der beiden Kammern Betätigungsmittel zugeordnet sind, die jeweils ihrerseits durch den 10 Druck im zu überwachenden Druckbehälter betätigbar sind, und zwar derart, daß unterhalb eines vorbestimmten Druckes die erste Kammer den zu überwachenden Druckbehälter und den Steuerzylinder des Sicherheitsventils in leitende Verbindung setzt, wobei die zweite Kammer zur Atmosphäre abgesperrt ist, und daß oberhalb eines vorbestimmten Druckes das Ventil in der ersten Kammer den zu überwachenden Druckraum vom S teuerzylinder des Sicherheitsventils abtrennt und die zweite Kammer den Zylinder zur Atmosphäre lüftet. 15 Es ist bekannt, Apparate, wie beispielsweise Dampfkessel u. dgl., in deren Inneren ein gewisser Druck herrscht, mit Sicherheitsventilen auszurüsten, um Überdrucke zu vermeiden. Die älteste bekannte Technikbesteht dabei darin, ein Sicherheitsventil zu verwenden, das ein Verschlußstück aufweist, das den zu überwachenden Druckbehälter dicht verschließend auf dem Vendilsitz unter der Wirkung einer tarierten Feder gehalten wird. Steigt der Druck im Inneren des Druckbehälters über einen bestimmten Wert, öffnet sich das Ventil gegen den Druck der Feder. Eine solche 20 Lösung hat den Nachteil, daß es zu einem Flattern des Verschlußstückes auf dem Sitz kommt. Darüber hinaus öffnet sich das Ventilstück nicht vollständig, sodaß es zu einem Laminieren des aus dem Druckbehälter entwachenden Mediums kommt, was zu einer Erosion der beteiligten Bauteile führt. Das Flattern des Ventils führt zu störenden Geräuschen. Darüber hinaus bedürfen derartige Ventile einer laufenden Spezialwartung, wobei insbesondere die Rückstellfedern häufig ausgewechselt werden müssen. 25 Weiters ist eine Einrichtung zur Überwachung einer pneumatischen oder hydraulischen Aufhängung eines

Kraftfahrzeuges bekannt. Dort sind zwei Klappenventile vorgesehen, die entsprechend der Luftzufuhr zur hydraulischen Feder und der Luftabfuhr aus dieser dienen, wobei diese Klappen durch einen Schwenkhebel steuerbar sind, der abhängig von der Last des Fahrzeuges betätigbar ist Diese bekannte Ausbildung gehört somit einer gänzlich anderen Gattung als der Anmeldungsgegenstand an. 30 Es ist weiters eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bekannt, bei welcher dem dem zu überwachenden

Druckbehälter zugeordneten Verschlußstück eine Einrichtung zugeordnet ist, die einen Zylinder aufweist, in dem ein Kolben gleitend angeordnet ist, dessen Kolbenstange fest mit dem Verschlußstück verbunden ist. Der Zylinder steht dabei in leitender Verbindung mit dem Medium im zu überwachenden Druckbehälter, und zwar unter Einschaltung einer Vorrichtung zur Drucküberwachung und Steuerung des Ventils in den Leitungskreis zwischen dem Zylinder 35 und dem Druckbehälter. Diese bekannte Vorrichtung weist eine erste Kammer auf, die einerseits mit dem zu überwachenden Druckbehälter und andererseits mit dem das eigentliche Sicherheitsventil steuernden Zylinder versehen ist, wobei die Kammer mit einem Verschlußstück zwecks Abtrennung vom Zylinder versehen ist. Es ist ferner eine zweite Kammer vorgesehen, die durch Betätigung eines Verschlußstückes mit der Atmosphäre in Verbindung zu setzen ist und die andererseits in dieLeitung mündet, die die Verbindung zwischen der ersten Kammer 40 tmd dem Zylinder für die Steuerung des Ventils bildet Den Verschlußstücken dieser beiden Kammern der Vorrichtung sind jeweils Betätigungsmittel zugeordnet, die jeweils selbst durch das Medium im zu überwachenden Druckbehälter steuerbar sind und die derart zu betätigen sind, daß bei einem Druck unterhalb eines vorgegebenen Druckes die erste Kammer den zu überwachenden Druckbehälter und den Zylinder zur Steuerung des Sicherheitsventils in leitende Verbindung setzt, wobei die zweite Kammer zur Atmosphäre hin abgesperrt ist, und daß oberhalb 45 eines vorgegebenen Druckes die erste Kammer den zu überwachenden Druckbehälter vom Zylinder für die Steuerung des Sicherheitsventils abtrennt, wobei der Zylinder dann durch die zweite Kammer in leitende Verbindung mit der Atmosphäre gesetzt wird.

Eine derartige Vorrichtung arbeitet zwar einwandfrei, jedoch hat sie einen komplizierten, vielteiligen Aufbau.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art zu 50 schaffen, die bei zuverlässiger Betriebsweise einen denkbar einfachen Aufbau hat.

Erfmdungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Betätigungsmittel der beiden Ventile von einem einzigen Zylinder gebildet sind, in dessen zum zu überwachenden Druckraum offener Kammer ein Kolben hin- und herbeweglich angeordnet ist, der eine Stange aufweist, die mittels des Kolbens gegen die Wirkung einer Feder durch den Druck im Druckraum gegen eine koaxial zu ihr angeordnete Stange verfahrbar ist, der ebenfalls eine gegen diese 55 Bewegung wirkende Feder zugeordnet ist und auf der ein Stellglied befestigt ist, mit dem je nach Stellung der Stange jeweils Stößel der beiden Ventile betätigbar sind. Eine derartige Vorrichtung hat gegenüber vorbekannten Vorrichtungen der gattungsgemäßen Art einen denkbar vereinfachten konstruktiven Aufbau. -2-

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Vorteilhafterweise können die Stößel der beiden Ventile parallel zu der das Stellglied tragenden Stange angeordnet sein, wodurch eine besonders leichte Verstellbarkeit der Stößel durch das Stellglied erzielt wird. Dabei können die Stößel der beiden Ventile mit ihren freien Enden einander gegenüberliegend und zu den beiden Seiten des auf der Stange befestigten Stellgliedes angeordnet sein, wobei die beiden Ventile symmetrisch bezüglich des Stellgliedes montiert sind, sodaß die beiden Ventilsitze der beiden Kammern einander näher liegen als die Ventile, wobei das der ersten Kammer zugeordnete Ventil auf derjenigen Seite des Stellgliedes liegt, auf der auch der Steuerzylinder des Sicherheitsventils liegt, wogegen die zweite Kammer auf der anderen Seite des Stellgliedes liegt, wodurch eine besonders platzsparende und das Stellglied an der gleichen Steuer belastende Ausbildung gegeben ist. Zwecks zuverlässigen Schließens der Ventile können die beiden den beiden Kammern zugeordneten Ventile im Sinne ihr»’ AndrUckung an den Sitz jeweils von Federn elastisch beaufschlagt sein. Schließlich können bei einer besonders bevorzugten Ausführung die Stößel der beiden Ventile koaxial zueinander angeordnet sein.

Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Fig. 1 ist eine Schnittdarstellung durch eine Vorrichtung gemäß der Erfindung in ihrer Zuordnung zu dem Sicherheitsventil eines Dampfkessels. Fig. 2 bis 5 geben schematisierte Schnittdarstellungen verschiedener Funktionsstellungen der Vorrichtung nach Fig. 1 wieder. Fig. 6 zeigt ein schematisiertes Diagramm, mit dem der Zustand der Vorrichtung in Abhängigkeit vom im Inneren des Dampfkessels herrschenden Druck aufgezeigtwird.

In Fig. 1 ist ein zu überwachender Druckkessel (2), beispielsweise ein Dampfkessel, dargestellt, der mit einem Sicherheitsventil (3) versehen ist Das Ventil weist einen Ventilteller (4) auf, der am Ende der Kolbenstange (5) eines Kolbens (6) angeordnet ist, der in einem Zylinder (7) gleiten kann.

Es ist weiter eine Vorrichtung (8) zur Drucküberwachung und Steuerung des Sicherheitsventils (3) vorgesehen, die einerseits mit der Kammer des Zylinders (7) über eine Leitung (9) und andererseits mit dem Druckbehälter (2) selbst über eine Leitung (10) verbunden ist, und zwar unter Zwischenschaltung eines Speicherrelais (11), das verhindert, daß das eigentliche im Dampfkessel befindliche Medium selbst die Vorrichtung (8) durchströmt.

Die Vorrichtung (8) weist eine erste Kammer (13) auf, in die sowohl dieLeitung (9) wie die Leitung (10) münden. Die Kammer (13) ist somit in der Lage, den zu überwachenden Druckbehälter (2) und den Zylinder (7) des Sicherheitsventils (3) miteinander in leitende Verbindung zu setzen. Diese leitende Verbindung kann durch ein Ventil (14) verhindert werden. Dieses Ventil (14) ist am Ende eines Stößels (15) angeordnet, der auf der Mündungsseite der Leitung (9) liegt, zwischen der und der Mündungsseite der Leitung (10) der Sitz für das Ventil (14) angeordnet ist. Das Ventil (14) steht unter der Wirkung einer Feder (16), die den Ventilteller normalerweise an den Sitz angedrückt hält.

In dem Gehäuse (12) der Vorrichtung ist ferner eine zweite Kammer (17) vorgesehen, die einerseits über ein Leitungsrohr (18) mit der Leitung (9) in Verbindung steht und die andererseits über ein Leitungsrohr (19) zur Atmosphäre offen ist Die leitende Verbindung zwischen den Leitungsrohren (18) und (19) kann mittels eines Ventils (20) unterbrochen werden, das einem Stößel (22) zugeordnet ist, der koaxial zum Stößel (15) des Ventils (14) liegt. Der Sitz des Ventils (20) liegt zwischen den beiden Mündungsöffnungen der Leitungsrohre (18) und (19), und das Ventil (20) ist von einer Feder (23) beaufschlagt, die den Ventilteller normalerweise an den Sitz gedrückt hält.

Es ist hervorzuheben, daß im dargestellten Ausführungsbeispiel die beiden Kammern und die beiden zu-geordneten Ventile symmetrisch bezüglich einer Horizonal-Mittelebene angeordnet sind.

Von der Leitung (10) ist, gesehen vom Dampfkessel (2) hinter dem Speicherrelais (11), eine Leitung (24) abgezweigt, die in die Kammer (25) eines Zylinders mündet, in dem ein Kolben (26) gleitend geführt ist. In der Kammer (25) herrscht der gleiche Druck wie in dem Druckbehälter (2), ein Druck, der die Tendenz hat, den Kolben zu verlagern. Mit dem Kolben (26) ist eine Stange (27) verbunden, auf der ein Bundstück (28) befestigt ist, das der Abstützung einer Schraubenfeder (29) dient, die die Stange (27) umgibt und die sich mit ihrem anderen Ende auf einem Bundstück (30) abstützt, das von der Stange (27) durchquert wird und das mit Hilfe einer Stellschraube (32) positioniert wird, die in einen ortsfesten Support (33) eingeschraubt ist.

Das freie Ende der Stange (27) ist als Stößel ausgebildet und stützt sich auf dem einen Ende einer koaxialen Stange (34) ab, die das Gehäuse (12) durchquert und in ihm hin- und herbeweglich geführt ist. Der Stange (34) ist eine Feder (35) zugeordnet, die dazu tendiert, die Stange (34) in Richtung auf die Stange (27) des Kolbens (26) zu zu drücken.

Auf der Stange (34) ist, transversal zu ihr, ein Stellglied (36) befestigt, das beispielsweise aus einer kalibrierten

Platte bestehen kann, das zwischen den beiden einander gegenüberliegenden freien Enden der Stößel (15) und (22) der Ventile (14) und (20) liegt, und das mit diesen Stößeln (15) und (22) Zusammenarbeiten kann.

Es ist ferner ein Dreiwegehahn (37) vorgesehen, mit dem im Bedarfsfall der Zylinder (7) für die Steuerung des Sicherheitsventils (3) mit der Atmosphäre verbindbar ist, welch«- Druck auch im zu überwachenden Druckbehälter herrschen mag, sodaß auf diese Weise der Dreiwegehahn als Entlastungshahn oder als Regulierhahn benutzt werden kann.

Bei dem in Fig. 6 gezeigten Diagramm sind auf der Abszisse die Drucke (P) aufgetragen und in den Ordinalen -3-

Claims

AT395 348 B jeweils die Öffnungsstellungen (O) und die Schließstellungen (F) der Ventile (14) und (20). Der Bewegungszyklus des Ventils (14) ist in ausgezogenen Linien dargestellt, während der Bewegungszyklus des Ventils (20) gestrichelt dargestellt ist. Herrscht im Inneren des zu überwachenden Druckbehälters (2) ein Druck, der kleiner ist als ein Druck (PI), ist 5 die von der Feder (29) entwickelte Kraft größer als die Kraft, die vom Medium auf den Kolben (26) ausgeübt wird. Die Stange (27) tendiert somit dazu, sich von der Stange (34) zu entfernen, die ihrerseits von der Feder (35) in ihrer oberen Stellung gehalten wird. Dabei drückt das Stellglied (36) den Stößel (15) des Ventils (14) nach oben, sodaß dieses in der Offenstellung gehalten ist derart, daß eine leitende Verbindung zwischen dem Druckbehälter (2) und dem Zylinder (7) über die Kammer (13) gewährleistet ist. 10 Das unter der Wirkung der Feder (23) stehende Ventil (20) befindet sich in seiner Schließstellung. Der Druck im Zylinder (7) entspricht somit dem Druck im Druckbehälter (2) und das Sicherheitsventil (3) ist geschlossen. Erreicht der Druck in dem Druckbehälter (2) die Größe (PI), stellt sich, wie in Fig. 3 dargestellt, infolge der entsprechenden Tarierung der Feder (29), eine Verlagerung des Kolbens (26) samt Stange (27) ein. Es stellt sich ferner auch eine Verlagerung der Stange (34) zusammen mit dem Stellglied (36) gegen die Wirkung der Feder (35) 15 ein. Das Stellglied (36) gibt dabei den Stößel (15) des Ventils (14) frei, das sich unter der Wirkung der Feder (16) schließt Das Stellglied ist noch nichtin Berührung mitdem Stößel (22) des Ventils (20), das in seiner Schließstellung verbleibt Damit ist jegliche Verbindung zwischen dem Druckbehälter (2) und dem Zylinder (7) unterbrochen. Da jedoch das Ventil (20) in der Schließstellung verbleibt, bleibt der Druck im Zylinder (7) aufrechterhalten, genauso 20 wie das Sicherheitsventil (3) geschlossen bleibt. Steigt der Druck im zu überwachenden Druckbehälter (2) auf einen größeren Druckwert (PT), fahren der Kolben (26) und die Stange (27) mit ihrer Verlagerung fort Das der Stange (34) zugeordnete Stellglied (36) beaufschlagt dann den Stößel (22) des Ventils (20) und bewirkt dessen Bewegung in die Offenstellung. Hierdurch wird der Zylinder (7) zur Atmosphäre geöffnet sodaß, da nun auf den Kolben (6) kein Druck mehr ausgeübt wird, das 25 Verschlußstück (4) sich weit abhebt und damit eine Absenkung des Druckes im Druckbehälter (2) gewährleistet ist wie es in Fig. 4 dargestellt ist Wenn der Druck im Druckbehälter auf einen Wert (P2) abfällt, wird die Wirkung da* Feder (29) stärker als die auf den Kolben (26) ausgeübte Kraft, sodaß sich die betroffenen Teile wieder nach oben bewegen. Das Ventil (20) gelangt wieder in seine Schließstellung, wobei aber das Ventil (14) zunächst ebenfalls in seiner Schließstellung 30 verbleibt wie in Fig. 5 gezeigt Senkt sich der Druck im Druckbehälter(2) weiter ab und erreichter erneut den Betriebsdruck (PS),reichtdie dann auf den Kolben (26) ausgeübte Kraft nicht mehr aus, der Wirkung der Feder (29) noch weiterhin zu widerstehen, wodurch sich die Stangen (27) und (34) weiter nach oben verlagern und ebenso das Stellglied (36), das dabei das Ventil (14) in seine Offenstellung überführt. 35 Der vorstehend beschriebene Zyklus beginnt in dem Maße erneut in dem sich eine neue Drucksteigerung im Druckbehälter einstellt Eine derartige Ausgestaltung hat den Vorteil, daß der Ventilteil»' des Sicherheitsventils nicht auf seinem Sitz flattern und schlagen kann, sein öffnen und Schließen also geräuschlos vor sich geht Dabei werden Verluste durch Entweichen des eigentlichen Mediums im Druckbehälter vermieden. Die gesamte Baueinheit kann in verschmutzter 40 oder korrodierender Umgebung arbeiten. Die Vorrichtung ist auch unempfindlich gegen Gegendrücke und sie erfordertkeine spezielle Wartung. Die eigentliche Vorrichtung zur Überwachung des Druckes und zur Steuerung des Sicherheitsventils kann entfernt vom zu überwachenden Druckbehälter installiert werden und somit außerhalb von Gefahrenzonen, wobei auch außerhalb dieser Gefahrenzonen die Tarierung erfolgen kann. Die Einstellung ist dabei denkbar einfach und zuverlässig, wobei es lediglich genügt, die Spannung der Feder (29) zu verändern. 45 PATENTANSPRÜCHE 50 1. Vorrichtung zur Drucküberwachung und zur Steuerung eines Sicherheitsventils, das einen Ventilteller aufweist, der relativ zum Ventilsitz mittels der Stange eines in einem Zylinder gleitenden Kolbens bewegbar ist, wobei dieser 55 Zylinder in leitender Verbindung mit der Vorrichtung sowie mit dem zu überwachenden Druckbehälter selbst steht, welche Vorrichtung eine erste, einerseits mit dem zu überwachenden Druckbehälter und anderseits mit dem das Sicherheitsventil steuernden Zylinder verbundene Kammer aufweist, die mit einem Ventil versehen ist, mit dem sie -4- AT 395 348 B vom Zylinder abtrennbar ist, welche Vorrichtung ferner eine zweite Kammer aufweist, in der ein Ventil angeordnet ist, mit dem die zweite Kammer mit der Atmosphäre verbindbar ist, wobei die zweite Kammer in dieLeitung mündet, die die erste Kammer mit dem Steueizylinder des Sicherheitsventils verbindet, und wobei ferner den Ventilen der beiden Kammern Betätigungsmittel zugeordnet sind, die jeweils ihrerseits durch den Druck im zu überwachenden Druckbehälter betätigbar sind, und zwar derart, daß unterhalb eines vorbestimmten Druckes die erste Kammer den zu überwachenden Druckbehälter und den Steuerzylinder des Sicherheitsventils in leitende Verbindung setzt, wobei die zweite Kammer zur Atmosphäre abgesperrt ist, und daß oberhalb eines vorbestimmten Druckes das Ventil in der ersten Kammer den zu überwachenden Druckraum vom Steuerzylinder des Sicherheitsventils abtrennt und die zweite Kammer den Zylinder zur Atmosphäre lüftet, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsmittel der beiden Ventile (14,20) von einem einzigen Zylinder gebildet sind, in dessen zum zu überwachenden Druckraum offener Kammer (25) ein Kolben (26) hin- und herbeweglich angeordnet ist, der eine Stange (27) aufweist, die mittels des Kolbens (26) gegen die Wirkung einer Feder (29) durch den Druck im Druckraum gegen eine koaxial zu ihr angeordnete Stange (34) verfahrbar ist, der ebenfalls eine gegen diese Bewegung wirkende Feder (35) zugeordnet ist und auf der ein Stellglied (36) befestigt ist, mit dem je nach Stellung der Stange (34) jeweils Stößel (15,22) der beiden Ventile (14,20) betätigbar sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stößel (15,22) der beiden Ventile (14,20) parallel zu der das Stellglied (36) tragenden Stange (34) angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stößel (15,22) der beiden Ventile (14,20) mit ihren freien Enden einander gegenüberliegend und zu den beiden Seiten des auf der Stange (34) befestigten Stellgliedes (36) angeordnet sind, wobei die beiden Ventile (14,20) symmetrisch bezüglich des Stellgliedes (36) montiert sind, sodaß die beiden Ventilsitze der beiden Kammern (13,17) einander näher liegen als die Ventile (14, 20), wobei das der ersten Kammer (13) zugeordnete Ventil (14) auf derjenigen Seite des Stellgliedes (36) liegt, auf der auch der Steuerzylinder (7) des Sicherheitsventils (3) liegt, wogegen die zweite Kammer (17) auf der anderen Seite des Stellgliedes (36) liegt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden den beiden Kammern (13,17) zugeordneten Ventile (14, 20) im Sinne ihr»: Andriickung an den Sitz jeweils von Federn (16, 23) elastisch beaufschlagt sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stößel (15,22) der beiden Ventile (14,20) koaxial zueinander angeordnet sind. Hiezu 3 Blatt Zeichnungen -5-