CH692057A5 - Antriebseinrichtung für eine Absperrvorrichtung in einer Rohrleitung. - Google Patents

Description

  



  Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung für eine Absperrvorrichtung in einer Rohrleitung, mit einer an die Schieberplatte der Absperrvorrichtung anschliessbaren Kolben/Zylinder-Einheit, deren eine Arbeitskammer unter Zwischenschaltung eines Schliessventils mit einem Druckmittelbehälter verbunden ist. 



  Solche gattungsmässigen Antriebseinrichtungen werden für Absperrvorrichtungen eingesetzt, welche in Rohrleitungen von Anlagen als Explosionsschutz dienen, die vorwiegend in der Chemie- und Lebensmittelindu strie, aber auch in Bergwerken, in Zement-, Textil oder in Holzverarbeitungsanlagen Verwendung finden. Durch diese Absperrvorrichtung soll grundsätzlich in einer sehr kurzen Schliesszeit insbesondere ein Ausbreiten einer in der Rohrleitung detektierten Flamme oder einer plötzlich festgestellten Druckerhöhung verhindert werden. 



  Bei einer bekannten Explosionsschutz-Absperrvorrichtung gemäss der Druckschrift DE-C2-3 007 689 ist eine die Absperrvorrichtung betätigende Kolben/Zylinder-Einheit über eine Leitung an einen Druckmittelbehälter angeschlossen, welcher über ein Ventil geöffnet und der Kolben und mit ihm die Schieberplatte damit geschossartig geschlossen werden können. Der Druckmittelbehälter ist dabei aus einer speziellen Konstruktion gefertigt und weist im Betriebszustand einen Druck von bis zu 40 bar auf. Um die bei einem solchen Schliessen auf die Schieberplatte erzeugte Aufschlagenergie aufzufangen, ist das zwischen dem Kolben und der Schieberplatte eingesetzte Kupplungsglied derart ausgebildet, dass es beim Schliessen an ein Auflager anschlägt, welches aus plastisch verformbarem, unelastischem Material besteht und sich beim Aufprall des Kupplungsgliedes bleibend deformiert.

   Demnach muss dieses Auflager wie auch der Druckbehälter nach jedem Aufprall ausgewechselt werden. 



  Der vorliegenden Erfindung wurde demgegenüber die Aufgabe zu Grunde gelegt, eine Antriebseinrichtung für eine Absperrvorrichtung zu schaffen, mittels der ein Schliessen der Absperrvorrichtung innerhalb einer Schliesszeit von höchstens einigen hundert Millisekunden ermöglicht ist, ohne dass danach deformierte Teile bei der Absperrvorrichtung oder der Treibmittelbehälter ausgewechselt zu werden braucht. Ferner soll der Druckmittelbehälter mit vorhandener Industrie-Druckluft versorgt werden können. 



  Die Aufgabe ist erfindungsgemäss durch eine Antriebseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. 



  Mit dieser erfindungsgemässen Antriebseinrichtung kann die Schieberplatte einer Absperrvorrichtung innerhalb von Bruchteilen einer Sekunde geschlossen werden, sodass die erforderliche Schliesszeit für eine erfolgreiche Unterbrechung einer sich im Rohr anbahnenden Explosion, sei es durch eine Flammenausbreitung oder durch eine unverhältnismässige Druckerhöhung, ausreichend ist. Die Absperrvorrichtung kann dann wieder in die Offenstellung geführt werden, ohne dass an derselben Manipulationen von Hand, wie bspw. ein Auswechseln eines deformierten Dämpfungselementes oder des Druckmittelbehälters, ausgeführt werden müssen. 



  Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sowie weitere Vorteile derselben ist nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt: 
 
   Fig. 1 einen Längsschnitt einer erfindungsgemässen Antriebseinrichtung sowie einer Absperrvorrichtung, 
   Fig. 2 eine Vorderansicht der Absperrvorrichtung und der teilweise geschnittenen Antriebseinrichtung nach Fig. 1, und 
   Fig. 3 ein Schema der Ventilsteuerung der Antriebseinrichtung nach Fig. 1. 
 



  Fig. 1 und Fig. 2 zeigen eine Antriebseinrichtung 20 für eine Absperrvorrichtung 10, die in eine Rohrleitung 15 eingesetzt ist. Die an sich herkömmliche Absperrvorrichtung 10 wird insbesondere zum Zwecke eines Explosionsschutzes in Anlagen eingesetzt, bei denen Staubexplosionen oder dergleichen auftreten können, welche zum Beispiel durch einen Funken, durch Reibung, überhitzte Anlagevorrichtungen oder durch andere Ursachen entstehen. Mit einer solchen Absperrvorrichtung kann eine Fortpflanzung einer sich durch die Anlagenrohre ausbreitenden Flamme gestoppt und ein Übergang in weitere Anlagenbereiche und damit eine Explosion verhindert werden. 



  Die in der Leitung 15 montierte und sich quer zu dieser erstreckende Absperrvorrichtung 10 hat eine in Schliessstellung veranschaulichte Schieberplatte 11. Letztere ist in einem zweiteiligen Gehäuse 16, 17 geführt und sie stösst unten gegen eine zwischen den Gehäuseteilen 16, 17 angeordnete Dichtung 18. Diese Schieberplatte 11 verschliesst damit den Rohrdurchlass 14 komplett. In der Offenstellung dieser Schieberplatte 11 ist der Rohrdurchlass 14 entsprechend freigegeben. 



  Die Antriebseinrichtung 20 ihrerseits weist zweckmässigerweise eine Kolben/Zylinder-Einheit 22, 25 auf, bei welcher der Kolben 22 mit einer Kolbenstange 26 in dem Zylinder verschiebbar angeordnet ist. Die Kolbenstange 26 ist über ein Kupplungselement 27 an der Schieberplatte 11 der Absperrvorrichtung 10 angekoppelt, derweil der Zylinder 25 über Säulen 13 vom Gehäuse 16, 17 gehalten ist. Im Zylinder 25 ist hierbei eine obere, mit einem Druckmittelbehälter 19 über ein Ventil 30 verbundene Arbeitskammer 23 vorgesehen, welche unten durch die obere Kolbenfläche 22 min  begrenzt ist. Unterhalb des Kolbens 22 ist eine Verdrängungskammer 24 gebildet, welche zu einem Entlüftungsventil 40 mit Schalldämmung führt. 



  Erfindungsgemäss ist der angedeutete Druckmittelbehälter 19 mit seiner Ausgangsöffnung 19 min  nahezu unmittelbar bei der in die Arbeitskammer 23 führenden \ffnung 27 angeschlossen und das Ventil 30 ist dabei derart ausgebildet, dass nach dessen \ffnung eine solche Menge des Druckmittels in diese Arbeitskammer 23 einströmt, dass eine Schliesszeit der mit dem Kolben 22 verbundenen Schieberplatte 11 vorzugsweise von maximal 500 Millisekunden erzielt wird. Diese Schliesszeit richtet sich nach dem spezifischen Anwendungsfall, insbesondere auch nach der Nennweite des Rohrdurchlasses, nach dem Speicherdruck und/oder dem Speichervolumen. 



  Die nahezu unmittelbar bei der \ffnung 27 angeordnete Ausgangsöffnung 19 min  ist insbesondere durch den direkten Anschluss des Behälters 19 an das Ventil 30 bewerkstelligt, wobei vorteilhaft keine Leitung bzw. kein Schlauch zwischen den Behälter 19 und dem Ventil 30 vorgesehen ist. Allenfalls könnte ein kurzes Zwischenstück montiert sein. Die Distanz vom Behälter-Innern bis in die Arbeitskammer 23 ist daher möglichst kurz gehalten. Die \ffnung 27 könnte daher auch nicht wie dargestellt konzentrisch zur Zylinderachse, sondern parallel zu dieser gegen den Behälter 19 hin versetzt angeordnet sein, um diese Distanz noch kürzer zu halten. 



  Bei einer sehr vorteilhaften Ausführung mündet eine im Zylinderkopf 25 min  vorgesehene \ffnung 27 in die Arbeitskammer 23, wobei diese \ffnung 27 von einem Ventilteller 31 des Ventils 30 schliessbar ist. Nach diesem Ventilteller 31 ist eine Ringkammer 33 vorhanden, in der das Druckmedium des Druckmittelbehälters 19 ansteht. Die im Zylinderkopf 25 min  angeordnete \ffnung 27 ist von einem axial zur Zylinderachse angeordneten Ring 29 gebildet, welcher seinerseits von der Ringkammer 33 umgeben ist. Der Ventilteller 31 ist im Schliesszustand mitunter von einer Feder 37 auf diesen Ring 29 abdichtend angepresst. Dieser Ventilteller 31 ist hierbei von einer ihn umschliessenden Membrane 32 gehalten, welche am Aussenumfang im Zylinderkopf 25 min befestigt ist.

   Die Membrane 32 hat mindestens ein Durchgangsloch 34, durch welche das Druckmedium von der Kammer 33 in eine Ventilkammer 36 geleitet ist, durch welche der Ventilteller 31 zusätzlich gegen den Ring 29 angedrückt ist. Beim \ffnen wird der Ventilteller 31 bspw. elektromagnetisch vom Ring 29 abgehoben und das Druckmedium strömt von der Ringkammer 33 durch die \ffnung 27 in die Arbeitskammer 23 und bewirkt ausgehend von der Auslösung des \ffnens eine schnellstmögliche Verstellung des Kolbens 22 in die gezeigte Schliessposition. Die Verdrängungskammer 24 hat eine Auslassöffnung 28, an der das Entlüftungsventil 40 angeschlossen ist, welches ein Schalldämmelement 44 aufweist, hierdurch ein Knall durch die austretende Luft weitgehend verhindert werden kann. 



  Fig. 3 zeigt die pneumatische Steuerung der Antriebseinrichtung 20 in schematischer Darstellung. Der Druckmittelbehälter 19 ist als handelsübliches Gefäss erhältlich und er ist über eine Leitung 51 und ein Rückschlagventil 52 an eine Druckluftquelle angeschlossen, welche einen Betriebsdruck von 6 bis 10 bar liefert und üblicherweise bei industriellen Anlagen vorhanden ist. Es wird daher kein zusätzliches Pumpenaggregat benötigt. Damit ergeben sich weitere Vorteile mit dieser Antriebseinrichtung nach der Erfindung, denn dieser kostengünstig hergestellte Druckmittelbehälter 19 ist ohne besondere Vorkehrungen stets mit dem nötigen Luftdruck versorgt. 



  Das oben ausführlich erläuterte Schliessventil 30 kann durch ein elektrisches Betätigungsorgan 38 von der geschlossenen Ausgangsstellung in eine Durchlassposition 30.1 verschoben werden, wodurch die Druckluft in die Arbeitskammer 23 im Zylinder 25 einströmt. Parallel dazu führt eine weitere Leitung 53 in diese Kammer 23, welche über ein betätigbares Ventil 55 und ein Rückschlagventil 56 an eine weitere Druckluftquelle mit einem kleineren Betriebsdruck von 2 bis 5 bar angeschlossen ist. In der veranschaulichten Ausgangsposition des Ventils 55 ist ferner die Leitung 53 zur Aussenluft hin geöffnet. Dieses Ventil 55 dient primär für die Funktionsüberprüfung der Absperrvorrichtung 10. Ausserdem wird es gleichzeitig eingeschaltet, wenn das Schliessventil 30 geöffnet wird. 



  Die Verdrängungskammer 24 der Kolben/Zylinder-Einheit ist beim Entlüftungsventil 40 über eine Leitung 63 und ein betätigbares Ventil 65 an die niedrigere Druckluftquelle von 2 bis 5 bar angeschlossen. Diese Verbindung dient zur Verstellung des Kolbens 26 in die eingefahrene Position, bei der die Schieberplatte 11 geöffnet ist. Das Schliessventil 65 ist in der Ausgangsstellung ebenso geschlossen und die Leitung 63 zur Aussenluft hin geöffnet. Nachdem dieses Ventil 65 durch elektrische Betätigung geöffnet ist, wird die Druckluft durch die Leitung 63 und durch das hierdurch geöffnete Rückschlagventil 41 im Entlüftungsventil 40 in die Kammer 24 geleitet. Gleichzeitig mit dem \ffnen dieses besagten Ventils 65 kann die in der Kammer 23 befindliche Luft widerstandslos durch das Ventil 55 an die Aussenluft austreten. 



  Bei einer Funktionsüberprüfung der Absperrvorrichtung 10 wird das Ventil 55, nicht aber dasjenige beim Behälter 19, geöffnet und damit Druckluft von bspw. 2 bar in die Kammer 23 geleitet und die Schieberplatte 11 geschlossen. Durch nicht gezeigte Endlagen-Signalgeber kann dies dann bspw. steuerungsmässig festgestellt und ausgewertet werden. Durch das nachfolgende Schliessen dieses Ventils 55 und \ffnen des andern Ventils 65 wird der Kolben 22 und die Schieberplatte 11 entsprechend hochge schoben. Auf diese Weise lässt sich ein Defekt bei dieser Explosionsschutz-Vorrichtung präventiv überprüfen, denn in der Regel kommt diese Absperrvorrichtung eigentlich nur im Notfall zum Einsatz. 



  Die Erfindung ist mit dem oben erläuterten Ausführungsbeispiel ausreichend dargetan. Als Druckmedium ist vorteilhaft Luft vorgesehen. Es könnte aber auch ein anderes Gas verwendet werden.

Claims (9)

1. Antriebseinrichtung für eine Absperrvorrichtung in einer Rohrleitung, mit einer an die Schieberplatte (11) der Absperrvorrichtung (10) anschliessbaren Kolben/Zylinder-Einheit (22, 25), deren eine Arbeitskammer (23) unter Zwischenschaltung eines Schliessventils (30) mit einem Druckmittelbehälter (19) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckmittelbehälter (19) mit seiner Ausgangsöffnung (19 min ) nahezu unmittelbar bei der in die Arbeitskammer (23) führenden \ffnung (27) angeschlossen ist und das Schliessventil (30) dabei derart ausgebildet ist, dass mit ihm eine Schliesszeit von höchstens 500 Millisekunden der mit dem Kolben (22) verbundenen Schieberplatte (11) erzielbar ist.

2.

Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Zylinderkopf (25 min ) der Kolben/Zylinder-Einheit (22, 25) eine in die Arbeitskammer (23) mündende \ffnung (27) vorgesehen ist, welche von einem Ventilteller (31) des Schliessventils (30) schliessbar ist, wobei diesem Ventilteller (31) auf der zur \ffnung (27) abgekehrten Seite eine Ringkammer (33) folgt, in der das Druckmedium des Druckmittelbehälters (19) ansteht.

3. Antriebseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die im Zylinderkopf (25 min ) angeordnete \ffnung (27) von einem Ring (29) gebildet ist, welcher seinerseits von der Ringkammer (33) umgeben ist, in die das Druckmedium von der Ausgangsöffnung (19 min ) des Druckmittelbehälters (19) geführt ist, von welcher beim Hochheben des Ventiltellers (31) das Medium durch die \ffnung (27) in die Kammer (23) strömt.

4.

Antriebseinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilteller (31) von einer diesen umschliessenden Membrane (32) gehalten ist, welche ihrerseits am Aussenumfang im Zylinderkopf (25 min ) befestigt ist und zusammen mit dem Ventilteller (31) eine Ventilkammer (36) bildet, wobei das Druckmedium von der Ringkammer (33) durch ein in der Membrane (32) vorgesehenes Durchgangsloch (34) in diese Ventilkammer (36) fliesst.

5. Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die im Zylinder (25) auf der Unterseite des Kolbens (22) gebildete Verdrängungskammer (24) eine Auslassöffnung (28) hat, die mit einem Entlüftungsventil (40) verbunden ist, welches ein Schalldämmelement (44) aufweist.

6.

Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine separate Ventilsteuerung für die präventive Überprüfung der Funktionstüchtigkeit der Absperreinrichtung (10) vorgesehen ist.

7. Antriebseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kammern (23, 24) in der Kolben/Zylinder-Einheit (22, 25) über jeweils eine Leitung (53, 63) und je ein betätigbares Ventil (55, 65) an eine Druckmittelquelle mit einem Druck von 2 bis 5 bar angeschlossen sind, wobei durch \ffnen jeweils eines Ventils (55, 65) ein Schliessen bzw. ein \ffnen der mit dem Kolben verbundenen Schieberplatte (11) bewirkt wird.

8.

Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das die nahezu unmittelbare Anordnung der Ausgangsöffnung (19 min ) des Druckmittelbehälters (19) bei der \ffnung (27) des Schliessventils (30) durch den direkten Anschluss des Druckmittelbehälters (19) an das Schliessventil (30) bewerkstelligt ist.

9. Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckmittelbehälter (19) im Betriebszustand mit einem Druck zwischen 5 und 10 bar versorgt ist.