Sicherheitsschaltung
Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsschaltung mit einem hydraulischen oder pneumatischen Arbeitszylinder mit einem doppelt wirkenden Kolben, welcher beim Abfall des Mediumdruckes im Arbeitszylinder unter dem Einfluss einer Energiequelle in eine Sicherheitsstellung läuft, wobei die beiden durch den Kolben getrennten Zylinderräume durch ein Absperrorgan miteinander verbunden sind, welches unter dem Einfluss eines Sicherheitssignals steht. Nach Patentanspruch des Hauptpatentes ist in dem Weg des Sicherheitssignals ein Kraftverstärker angeordnet, welcher über eine selbsttätige Auswahlschaltung mit der Druckmediumquelle und mit der Seite des Arbeitszylinders, welche der Sicherheitsstellung des Kolbens entspricht,. verbunden ist.
Bei der Sicherheitsschaltung nach dem Patentanspruch des Hauptpatentes wird das Absperrorgan - welches, um die Verluste des hydraulischen Mediums klein zu halten, mit kleinen Spielen ausgeführt sein muss - mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit betätigt, sobald das Sicherheitssignal auftritt. Die Anwesenheit des Kraftverstärkers gewährleistet die Betätigung des Absperrorgans auch dann, wenn dies nach langer Ruhezeit verharzt wäre. Sollte im Augenblick des Auftretens eines Sicherheitssignals der Mediumdruck abfallen oder unter den Wert sinken, der nötig ist, um den Kolben des Arbeitszylinders in die Sicherheitsstellung zu fahren, so tritt die Auswahlschaltung in Wirkung und bewerkstelligt, dass der Kolben doch in die Sicherheitsstellung gelangt. Der Kolben kann z. B. auf die Ventilstange eines Ventils, z.
B. eines Überströmventils oder eines Abblasventils einer Dampferzeugungsanlage, wirken.
Bei der im Hauptpatent behandelten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes sind die beiden durch den Kolben getrennten Zylinderräume des Arbeitszylinders über ein Absperrorgan verbunden, wobei im Leitungsabschnitt zwischen dem der Sicherheitsstellung des Kolbens entsprechenden Zylinderraum und dem Absperrorgan ein diesem entgegengeschaltetes Rückschlagventil angeordnet ist.
Demgegenüber ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass ein Rückschlagventil derart zwischen dem zweiten Zylinderraum, welcher dem der Sicherheitsstellung des Kolbens entsprechenden ersten Zylinderraum gegenüber liegt, und dem Absperrorgan angeordnet ist, dass das Rückschlagventil nur eine Strömung vom ersten Zylinderraum zum zweiten Zylinderraum zulässt, und dass die Betätigung des Absperrorgans von jener Strörnungsseite des Absperrorgans her erfolgt, welche zwischen diesem und dem Rückschlagventil liegt. Der Vorteil besteht darin, dass der Leitungsabschnitt zwischen dem Absperrorgan und dem Rückschlagventil im Normalbetrieb, d. h. bei geschlossenem Absperrorgan, kein Druckmedium enthält, so dass keine Leckverluste im Absperrorgan auftreten können.
Gemäss einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Kraftverstärker als einfaches Umschaltorgan ausgebildet. Das Umschaltorgan kann ein Steuerschieber mit Einfachkolben sein. Der Vorteil besteht gegenüber dem Kraftverstärker mit Mehrfachkolben des Hauptpatents darin, dass der Kraftverstärker nur ein einziges Kolbenspiel aufweist, an dem Druckmedium auf die Entlastungsseite übertreten kann. Dieser Vorteil kommt dann zur Geltung, wenn als Druckmedium das vom obengenannten Ventil beherrschte Medium verwendet wird.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird anhand der Zeichnung erläutert.
Zwischen den Leitungen 30 und 31, welche an den Zylinderräumen 2a bzw. 2b beidseitig des Kolbens 3 des Stellmotors oder Arbeitszylinders 1 angeschlossen sind, sind zwei Rückschlagventile 60 und 61 in Serie angeordnet. Ein Kolben 62 des Rückschlagventils oder Absperrorgans 60 ist mit einem durch eine Feder 63 belasteten Ventilkörper 64 verbunden.
Dem Rückschlagventil 60 wird über eine Leitung 70 von einem hydraulischen Kraftverstärker in der Form eines Steuerschiebers 65 mit Einfachkolben oder eines anderen einfach wirkenden Umschaltorgans gesteuert. Der Steuerschieber wird seinerseits von einem Elektromagneten 66 in Ruhestromschaltung mit Tauchanker 67, welcher mit dem Einfachkolben 68 verbunden ist, gesteuert. Der Steuerschieber 65 ist über eine Leitung 42- und die Verteilerleitung 43 mit der Auswahlschaltung, gebildet durch die Rückschlagventile 50 und 52, und mit der Druckölleitung 20 verbunden.
Das Rückschlagventil 61 verhindert, dass im Normalbetrieb - wenn das Rückschlagventil 60 geschlossen ist - dieses Rückschlagventil 60 bei ausrei chender Druckdifferenz von Zylinderraum 2b gegenüber 2a gegen den verhältnismässig geringen Druck der Feder 63 geöffnet wird und Druckmedium aus dem Zylinderraum 2b in den Zylinderraum 2a übertritt. Dem Rückschlagventil 60 und dessen zugehörigem Steuerschieber 65 sind Redundanzelemente 60, 65 bzw. 60, 65 parallel geschaltet, welche der erhöhten Sicherheit der Anlage dienen.
Das Rückschlagventil 61 verhindert, dass im Normalbetrieb - wenn das Rückschlagventil 60 geschlossen ist - Druckmedium in den Leitungsabschnitt zwischen den beiden Rückschlagventilen 61 und 60 übertreten kann, so dass auch kein Leckverlust im letztgenannten Ventil über dessen Niederdruckleitungen übertreten kann. Ausserdem verhindert das Rückschlagventil 61, dass das Rückschlagventil 60 im Normalbetrieb bei ausreichender Druckdifferenz zwischen den beiden Zylinderräumen 2a und 2b gegen den verhältnismässig geringen Druck der Feder 63 geöffnet wird und Druckmedium aus dem Zylinderraum 2b in den Zylinderraum 2a übertritt. Da der Kraftverstärker 65 nur einen Einfachkolben 68 aufweist, kann nur über diesen Druckmedium zur Niederdruckseite des hydraulischen Systems weglecken, so dass die Leckverluste sehr gering bleiben.
Erreicht ein Sicherheitssignal den Elektromagneten 66, so dass dieser stromlos wird, so gibt der Einfach-Kolben 68 des Kraftverstärkers 65 die Verbindung über die Leitung 70 zwischen der Leitung 42 und dem Rückschlagventil 60 frei, so dass die Seite 62a des Kolbens 62 mit Drucköl belastet wird.
Das Rückschlagventil 60 öffnet sich somit. Dann kann Drucköl aus dem mit der Leitung 30 verbundenen Zylinderraum 2a des Stellmotors 1 über das Rückschlagventil 60, dessen Ausströmseite 71 und das Rückschlagventil 61 in die Leitung 31 übertreten und in den mit dieser Leitung verbundenen Zylinderraum 2b des Stellmotors gelangen. Der ÖIdruck auf der Kolbenseite 3a des Stellmotors nimmt dadurch schnell ab und der Kolben bewegt sich unter der Wirkung der im Stellmotor angeordneten auf dem Kolben lastenden Feder 10 schnell nach oben und in die Sicherheitsstellung. Der Stellmotor öffnet dabei das mit der Kolbenstange 4 verbundene Ventil und hat damit seine Sicherheitsaufgabe erfüllt.
Sollte aus irgend einem Grunde im Augenblick des Auftretens des Sicherheitssignals am Elektromagneten 66 die Belieferung der Leitung 20 mit Drucköl ausfallen oder der Öldruck unterhalb eines bestimmten Wertes sinken und sollte ausserdem der Kolben 3 des Stellmotors 1 nicht unter dem Einfluss der Feder 10 in die gewünschte Sicherheitsstellung fahren, so tritt auch in dieser Schaltung das Rückschlagventil 52 in Wirkung, indem es sich öffnet. Der Kraftverstärker 65 wird nun über das Rückschlagventil 52 und die Leitungen 51, 43 und 42 mit dem sich im Zylinderraum 2a des Stellmotors befindlichen Drucköl versorgt. Der Kraftverstärker 65 öffnet das Rückschlagventil 60, wie oben beschrieben, so dass wiederum durch dieses und das Rückschlagventil 61 Drucköl aus der Leitung 30 in die Leitung 31 übertreten und von dort in den Stellmotor gelangen kann.
Der Kolben des Stellmotors fährt wieder unter dem Einfluss der Feder 10 in die Sicherheitsstellung.
Safety circuit
The invention relates to a safety circuit with a hydraulic or pneumatic working cylinder with a double-acting piston which, when the medium pressure in the working cylinder drops, runs into a safety position under the influence of an energy source, the two cylinder spaces separated by the piston being connected to one another by a shut-off device which is under the influence of a safety signal. According to the patent claim of the main patent, a force amplifier is arranged in the path of the safety signal, which via an automatic selection circuit with the pressure medium source and with the side of the working cylinder which corresponds to the safety position of the piston. connected is.
In the safety circuit according to the patent claim of the main patent, the shut-off element - which must be designed with small play in order to keep the losses of the hydraulic medium small - is actuated with a probability bordering on certainty as soon as the safety signal occurs. The presence of the power amplifier ensures the actuation of the shut-off element even if this would become resinous after a long period of rest. If the medium pressure drops or falls below the value required to move the piston of the working cylinder into the safety position at the moment a safety signal occurs, the selection circuit comes into effect and ensures that the piston does move into the safety position. The piston can e.g. B. on the valve rod of a valve, e.g.
B. an overflow valve or a blow-off valve of a steam generating system, act.
In the embodiment of the subject of the invention dealt with in the main patent, the two cylinder chambers of the working cylinder separated by the piston are connected via a shut-off device, with a non-return valve arranged in the line section between the cylinder space corresponding to the safety position of the piston and the shut-off device.
In contrast, the invention is characterized in that a check valve is arranged between the second cylinder space, which is opposite the first cylinder space corresponding to the safety position of the piston, and the shut-off element, that the check valve only allows a flow from the first cylinder space to the second cylinder space, and that the actuation of the shut-off element takes place from that flow side of the shut-off element which lies between it and the check valve. The advantage is that the line section between the shut-off element and the check valve in normal operation, i.e. H. when the shut-off element is closed, does not contain any pressure medium, so that no leakage losses can occur in the shut-off element.
According to an advantageous embodiment, the force booster is designed as a simple switching element. The switching element can be a control slide with a single piston. The advantage over the power booster with multiple pistons of the main patent is that the power booster has only a single piston play at which the pressure medium can pass to the relief side. This advantage comes into play when the medium controlled by the above valve is used as the pressure medium.
An exemplary embodiment of the subject matter of the invention is explained using the drawing.
Two check valves 60 and 61 are arranged in series between the lines 30 and 31, which are connected to the cylinder chambers 2a and 2b on both sides of the piston 3 of the servo motor or working cylinder 1. A piston 62 of the check valve or shut-off element 60 is connected to a valve body 64 loaded by a spring 63.
The check valve 60 is controlled via a line 70 by a hydraulic power booster in the form of a control slide 65 with single piston or another single-acting switchover element. The control slide is in turn controlled by an electromagnet 66 in closed circuit with plunger 67, which is connected to the single piston 68. The control slide 65 is connected via a line 42 and the distributor line 43 to the selection circuit, formed by the check valves 50 and 52, and to the pressure oil line 20.
The check valve 61 prevents that in normal operation - when the check valve 60 is closed - this check valve 60 is opened against the relatively low pressure of the spring 63 when there is a sufficient pressure difference between cylinder space 2b and 2a, and pressure medium from cylinder space 2b into cylinder space 2a. The check valve 60 and its associated control slide 65 are connected in parallel with redundancy elements 60, 65 and 60, 65, which serve to increase the safety of the system.
The check valve 61 prevents that in normal operation - when the check valve 60 is closed - pressure medium can pass into the line section between the two check valves 61 and 60, so that no leakage can pass in the last-mentioned valve via its low-pressure lines. In addition, the check valve 61 prevents the check valve 60 from opening in normal operation with a sufficient pressure difference between the two cylinder chambers 2a and 2b against the relatively low pressure of the spring 63 and pressure medium from passing from the cylinder chamber 2b into the cylinder chamber 2a. Since the booster 65 has only one single piston 68, it is only through this pressure medium that it can leak to the low-pressure side of the hydraulic system, so that the leakage losses remain very low.
If a safety signal reaches the electromagnet 66 so that it is de-energized, the single piston 68 of the power amplifier 65 releases the connection via the line 70 between the line 42 and the check valve 60, so that the side 62a of the piston 62 is loaded with pressurized oil becomes.
The check valve 60 thus opens. Then pressure oil can pass from the cylinder chamber 2a of the servomotor 1 connected to the line 30 via the check valve 60, its outflow side 71 and the check valve 61 into the line 31 and enter the cylinder chamber 2b of the servomotor connected to this line. The oil pressure on the piston side 3a of the servomotor thereby decreases rapidly and the piston moves quickly upwards and into the safety position under the action of the spring 10 which is arranged in the servomotor and loads the piston. The servomotor opens the valve connected to the piston rod 4 and has thus fulfilled its safety task.
Should, for whatever reason, at the moment the safety signal occurs at the electromagnet 66, the supply of the line 20 with pressurized oil should fail or the oil pressure should drop below a certain value and the piston 3 of the servomotor 1 should not move into the desired safety position under the influence of the spring 10 drive, the check valve 52 also comes into effect in this circuit by opening it. The power booster 65 is now supplied with the pressure oil located in the cylinder space 2a of the servomotor via the check valve 52 and the lines 51, 43 and 42. The power booster 65 opens the check valve 60, as described above, so that pressure oil can again pass through this and the check valve 61 from the line 30 into the line 31 and from there into the servomotor.
The piston of the servomotor moves again under the influence of the spring 10 into the safety position.