-
Ventil od. dgl: mit Druckmittelantrieb und Anzeigevorrichtung für
die Ventilstellung oder -bewegeng Die Erfindung betrifft ein Ventil od. dgl. mit
Antrieb durch ein Druckmittel, das unter Steuerung durch einen Steuerschieber auf
einen Kolben od. dgl. einwirkt, und mit einer Anzeigevorrichtung für die Stellung
und/oder Bewegung des Verschlußstückes des Ventils od. dgl. Insbesondere bezieht
sich die Erfindung auf eine Einrichtung dieser Art zur Fernsteuerung der Absperrschieber
von Tankschiffen, bei denen die Füllung, Entleerung oder Umfüllung der einzelnen
Tankbehälter gesteuert und überwacht werden muß.
-
Es ist bekannt, die Schottüren von Schiffen elektrisch oder hydraulisch
zu betätigen und dabei elektrisch betätigte Stellungsanzeiger anzuordnen. Elektrische
Betätigungseinrichtungen und Stellungsanzeiger müssen auf Tankschiffen oder ähnlichen
Anlagen wegen der dort herrschenden Explosionsgefahr unbedingt vermieden werden.
Man hat daher bei Schottenschließanlagen mit hydraulischer Betätigung an die Druckmittelpumpe
ein Manometer angeschlossen, um die Betätigung der Schottüren überwachen zu können.
Als zuverlässige Fernanzeigevorrichtung für die Stellung der Schottüren oder entsprechender
Absperrschieber, Ventile od. dgl. kann aber ein solches Manometer nicht dienen.
Denn beispielsweise genügt bereits die Verstopfung einer der die Pumpe mit dem Steuerschieber
oder der hydraulischen Presse verbindenden Leitungen, um zu bewirken, daß das Manometer
einen Druck anzeigt, welcher der vollständigen Schließung des Verschlußteiles entspricht,
obwohl dieses in Wirklichkeit noch teilweise oder vollständig offen ist.
-
Es wurde auch schon vorgeschlagen, den Raum äber dem Kolben mit einem
komprimierten Gas zu füllen, dessen Druck ein Maß für die Stellung des Verschlußteiles
sein soll.
-
Wollte man die bekannten elektrischen Anzeigevorrichtungen durch hydraulische
Stellungsanzeiger ersetzen, so würde man bei Verwendung der üblichen hydraulischen
Anzeigevorrichtungen von jedem Absperrschieber aus zwei Verbindungen vorsehen, die
der vollständigen öffnungsstellung bzw. der vollständigen Schließstellung entsprechen.
Dies würde bedeuten, daß man für eine Fernanzeige z. B. auf einem Tankschiff von
jeder Verschlußstelle bis zu einem zentralen Kommandostand zwei zusätzliche Leitungen
verlegen müßte, was bei den im allgemeinen verhältnismäßig langen Leitungswegen
auf Tankschiffen oder in anderen Anlagen die Kosten der Einrichtung sehr erhöhen
würde.
-
Durch die Erfindung wird bezweckt, eine einfache Anzeigevorrichtung
für die Stellung bzw. für die Bewegeng der Verschlußstücke der Ventile od. dgl.
zu schaffen.
-
Die Erfindung besteht darin, daß die Anzeigevorrichtung entweder in
der Zulaufleitung vom Steuerschieber zum Antrieb des Ventils od. dgl. oder in der
Rücklaufleitung zwischen dem Steuerschieber und einem drucklosen Raum angeordnet
und derart ausgebildet ist, daß sie auf die Strömung des Druckmittels in der entsprechenden
Leitung anspricht.
-
Der erzielbare technische Fortschritt besteht darin, daß zusätzliche
Leitungen für den hydraulischen Stellungsanzeiger entfallen, weil die Anzeigevorrichtungen
in bereits vorhandene bzw. auf jeden Fall erforderliche Leitungen eingebaut werden.
Da die druckmittelbetätigten Ventile und Schieber von Tankschiffen erfahrungsgemäß
einwandfrei funktionieren, sobald eine Druckbeaufschlagung oder -entlastung stattfindet,
genügt eine solche Anzeigevorrichtung.
-
Außerdem hat die Einrichtung gemäß der Erfindung gegenüber den mit
Manometern arbeitenden Anzeigevorrichtungen den Vorteil, daß sie den Benutzer vor
Fehlern warnt, wenn z. B. eine der Antriebsleitungen verstopft ist.
-
Gemäß einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung,
welche mit einem an sich bekannten doppeltwirkenden Antriebskolben arbeitet,
ist
die Anordnung so getroffen, daß der Steuerschieber das durch den doppeltwirkenden
Antriebskolben aus der einen oder aus der anderen Druckkammer des Antriebszylinders
herausgedrückte Druckmittel durch die gleiche, die Anzeigevorrichtung enthaltende
Rücklaufleitung entweichen läßt. Da dieses Entweichen des Druckmittels in jedem
Falle nur dann stattfinden kann, wenn sich der Antriebskolben wirklich verschiebt,
gibt diese Anordnung Sicherheit dafür, daß sich beim Ansprechen der Anzeigevorrichtung
auch das Verschlußstück des Ventils oder Absperrschiebers in die gewünschte Stellung
bewegt.
-
In der Zeichnung ist die Erfindung in einer Ausführungsform mit Varianten
beispielsweise veranschaulicht, und zwar an Hand einer für ein Tankschiff bestimmten
hydraulischen Fernsteuerungs- und Fernanzeigeeinrichtung für die verschiedenen Tankabsperrschieber.
-
F i g. 1 zeigt schematisch teils im Schnitt, teils in Ansicht die
hydraulische Schiebersteuerungs- und Anzeigeeinrichtung eines Tankschiffes, während
F i g. 2 und 3 im Schnitt Einzelheiten zweier Ausführungsformen von Anzeigevorrichtungen
zeigen. Die einzelnen Tankbehälter des Tankschiffes sind mit Absperrschiebern Al,
Az usw. versehen, die von einer gemeinsamen Zentrale B mit Druckmittel versorgt
werden und von entsprechend vielen Steuervorrichtungen Cl, C2 usw. aus betätigt
werden, welche z. B. auf einem gemeinsamen Kommandostand vereinigt sind.
-
Jeder der z. B. mittels Drucköl betätigten Absperrschieber Al, A_.,
usw. besteht aus einem Schiebergehäuse 1 und einer Schieberplatte 2, welche mit
einer Kolbenstange 3 und dem doppeltwirkenden Antriebskolben 4 eines auf dem Schiebergehäuse
1 befestigten Antriebszylinders 5 verbunden ist. Zwischen dem Antriebszylinder 5
und dem Schiebergehäuse 1 ist eine Dichtung 6 angeordnet. Der Antriebskolben 4 unterteilt
den Antriebszylinder 5 in eine obere Druckkammer 7 und eine untere Druckkammer B.
-
Die Druckmittelzentrale B enthält eine Pumpvorrichtung und eine Druckspeichervorrichtung.
-
Die Pumpvorrichtung umfaßt zwei Pumpenaggregate, von denen das eine
als normales Betriebsaggregat und das andere als Hilfs- oder Notaggregat dient.
Die beiden Aggregate sind parallel geschaltet, und die Auswahl des wirksamen Aggregates
wird von der Bedienungsperson mittels eines in der Zeichnung nicht näher dargestellten
Umschalters getroffen. Beide Aggregate, von denen jedes aus einem Elektromotor 9
und einer Pumpe 10 mit konstanter Liefermenge besteht, saugen das in einem Behälter
11 befindliche Öl an und fördern es in eine Leitung 12. Die Förder- bzw. Druckseiten
der beiden Aggregate sowie die gemeinsame Leitung 12 sind mit Rückschlagventilen
13 versehen. Ein regelbares Ausgleichsventil 14 begrenzt den Förderdruck der Pumpvorrichtung
auf einen bestimmten Wert P,, z. B. auf 40 kg/cm2.
-
Die Druckspeichereinrichtung besteht aus einer Batterie von Behältern
15, die mit einem Gas wie z. B. Stickstoff gefüllte Kammern 16 mit veränderlichem
Volumen umschließen. Die im Inneren eines jeden Behälters 15 von der Kammer 16 frei
gelassenen Räume 17 enthalten Öl und sind parallel an eine Leitung 18 angeschlossen.
In diese Leitung 18 ist ein Ventil 19 eingeschaltet, das mit einer kalibrierten
Bohrung 20 versehen und von einer Feder 21 in einem solchen Sinne belastet ist,
daß das aus den Druckspeichern kommende Öl durch die kalibrierte Bohrung 20 strömen
muß und dadurch gebremst oder gedrosselt wird, während das den Druckspeichern zuströmende
Öl das Ventil 19
entgegen der Wirkung der Belastungsfeder 21 zurückdrückt
und infolgdessen keiner Brems- bzw. Drosselwirkung unterworfen ist.
-
Die Leitungen 12 und 18 sind durch eine gemeinsame Leitung 22 mit
den Steuervorrichtungen Cl; C2 usw. verbunden. Ein elektrischer Umschalter speist
in einer ersten, der Betätigung der Absperrschieber entsprechenden Stellung einerseits
den Erregerstromkreis 24 eines Elektromagnetschiebers 25 und andererseits den Erregerstromkreis
26 des Elektromotors 9 des Betriebsaggregates, während er in einer zweiten, der
Haftstellung der Absperrschieber entsprechenden Stellung dieSpeisung desErregerstromkreises
des Schiebers25 unterbricht und einen sekundärenErregerstromkreis 27 des betreffenden
Motors 9 einschaltet.
-
Der Elektromagnetschieber 25 ist derart eingerichtet, daß in der ersten
Stellung die Leitung 18 und damit die Druckspeichereinrichtungen 15, 16 abgeschaltet
sind, wobei dann die Betriebspumpe 10
kontinuierlich und lediglich in die
Leitung 22 Öl mit dem vom Ausgleichsventil 14 kontrollierten Druck liefert, während
in der zweiten, in F i g. 1 dargestellten Stellung die Leitung 18 und damit
die Druckspeichereinrichtungen 15,16 mit den Steuervorrichtungen Cl, C, usw. durch
die Leitung 22 verbunden sind, wobei dann die Betriebspumpe 10 intermittierend zugleich
Öl in die Druckspeicher 1.5, 16 und zu den Steuervorrichtungen fördert, wenn
der sekundäre Erregerstromkreis 27 in Tätigkeit ist.
-
Dieser sekundäre Erregerstromkreis hängt von zwei druckbetätigten
Kontakten 28, 29 ab, welche durch eine Leitung 30 unter dem Einfluß des in den Druckspeichern
herrschenden Druckes stehen. Dabei löst der Kontakt 28 die Inbetriebsetzung des
Betriebsmotors 9 aus, wenn der erwähnte Druck unterhalb eines ersten Grenzwertes
P1 (z. B. 25 kg/cm2) fällt, während der Kontakt 29 die Stillsetzung des gleichen
Motors hervorruft, wenn dieser Druck einen zweiten Grenzwert P2 überschreitet, der
oberhalb des ersten Grenzwertes liegt und z. B. 30 kg/cm2 beträgt. Dieser zweite
Grenzwert liegt aber selbst unter dem Regeldruck Po des Ventils 14.
-
Ein dritter Druckkontakt 31, der auf einen unter dem Druck P1 liegenden
Druck Pg eingestellt und parallel zu den beiden anderen Druckkontakten angeordnet
ist, kann vorgesehen werden, um auf dem Kommandostand ein optisches oder akustisches
Alarmsignal zu erzeugen, wenn der Druck in den Druckspeichern unter den Regeldruck
des Druckkontaktes 28 fällt, was als Folge einer Betriebsstörung des arbeitenden
Motor-Pumpen-Aggregates eintritt. Dieses Alarmsignal zeigt der Bedienungsperson
an, da.ß es notwendig ist, das Hilfs- oder Notaggregat der Pumpvorrichtung in Betrieb
zu setzen, um die Druckspeicher aufzufüllen.
-
Es ist hierbei vorteilhaft, einen hydraulischen Widerstand 32 vorzusehen,
der beispielsweise aus einer Rohrschlange mit verhältnismäßig kleinem Querschnitt
besteht und der in die Leitung 30 eingeschaltet wird, um unerwünschte Schläge auf
die Druckkontakte 28, 29, 31 zu verhindern.
Was die Steuervorrichtungen
Cl, C2 usw. betrifft, so enthält jede von ihnen einen Steuerschieber 33, dessen
Kolben 34 mittels eines Handhebels 35 oder eines anderen Betätigungsmittels in zwei
Stellungen einstellbar ist. In der einen, bei der Vorrichtung Cl in ausgezogenen
Linien gezeichneten Stellung des Kolbens 34 verbindet der Steuerschieber 33 einerseits
die Leitung 22 mit der oberen Druckkammr 7 des Absperrschiebers A1 über eine Leitung
36 und andererseits die untere Druckkammer 8 desselben über eine Leitung 38 mit
einer Leitung 37. In der anderen, bei der Steuervorrichtung C2 in ausgezogenen Linien
eingezeichneten Stellung des Kolbens 34 verbindet der Steuerschieber 33 einerseits
die Leitung 22 über eine Leitung 38 mit der unteren Druckkammer 8 und andererseits
die obere Druckkammer 7 über die Leitung 36 mit der Rücklaufleitung 37.
-
Eine zur Unterbringung auf dem Kommandostand geeignete Kontrollvorrichtung
wird dadurch geschaffen, daß in die Rücklaufleitung 37 ein Anzeiger eingeschaltet
wird. Wie man sieht, wird das Öl entweder aus den Druckkammern 7 erst dann herausgedrückt,
und es strömt infolgedessen erst dann in die Rücklaufleitung 37 ab, wenn die Schieberplatte
2 ihre Bewegung ausführt bzw. vollendet.
-
Ein solcher Anzeiger besteht beispielsweise aus einem Zylinder 39,
in dem ein mit kabibrierten Bohrungen 41. versehener Tauchkolben 40 entgegen der
Wirkung einer Feder 42 verschiebbar ist, wobei die Stange 43 des Kolbens durch die
Zylinderwandung nach außen durchgeführt ist.
-
Außerdem wird in die jeden Steuerschieber 33 mit der unteren Druckkammer
8 verbindenden Leitungen 38 ein Halteventil 44 eingebaut, welches den Abfluß des
aus dieser Druckkammer kommenden Öles erst dann gestattet, wenn sein Druck einen
bestimmten Grenzwert erreicht oder überschreitet, der höher ist als derjenige, welcher
dem Gewicht der beweglichen Teile 2, 3, 4 des Absperrschiebers entspricht. Dieses
Halteventil ist parallel mit einem Rückschlagventil 45 angeordnet, welches den Abfluß
des Öles in einer der vorstehenden Richtung entgegengesetzten Richtung, d. h. nach
der Druckkammer 8 hin gestattet.
-
In den F i g. 2 und 3 der Zeichnung sind zwei Varianten der Anzeigevorrichtung
dargestellt. Dabei ist vorausgesetzt worden, daß sie in die Leitung 38 eingebaut
ist.
-
Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 2 besitzt die Anzeigevorrichtung
einen Zylinder 46 aus transparentem Material von genügender Festigkeit, dessen Aufnahmefähigkeit
vorzugsweise gleich derjenigen des entsprechenden hydraulischen Zylinders. ist.
Die Zylinderdeckel 47 bestehen aus Metall und werden durch Zugstangen 48 miteinander
verbunden.
-
In dem Zylinder 46 ist ein beispielsweise aus Messing oder aus Kunststoff
bestehender Kolben 49 verschiebbar gelagert, in welchem zwei Kugelventile
50 und 51 in umgekehrtem Durchströmungssinne untergebracht sind.
-
Ferner wird eine Vorrichtung angebracht, die eine genaue Ablesung
der Stellung des Kolbens 49 ermöglicht. Zu diesem Zweck kann beispielsweise auf
einer der Zugstangen 48 eine Gradeinteilung vorgesehen sein, und außerdem werden
vorzugsweise an jedem Ende des Zylinders 46 Fenster 52 und 53 angebracht, die in
zwei verschiedenen Farben beleuchtet werden und von denen das eine oder das andere
durch den Kalben, wenn derselbe in seine Endstellung gelangt, verdeckt wird. Dasjenige
Fenster, welches beleuchtet bleibt, zeigt dann durch seine Farbe an, ob der Absperrschieber
geschlossen oder geöffnet ist.
-
Gemäß der in F i g. 3 dargestellten Ausführungsform können die Kugelventile
50 und 51 durch zwei Umgehungskanäle 54 und 55 im Kolben 49 a ersetzt werden, die
von dem Kolben 58 in der Bohrung 59 gesteuert werden. Der Kolben 58 kann die Kanäle
54 und 55 entweder in seiner in F i g. 3 veranschaulichten Mittelstellung gleichzeitig
abdecken, oder er kann sie in seiner einen oder anderen Endstellung freigeben bzw.
anschließen. Der Kolbenschieber steht dabei unter der entgegengesetzten Wirkung
zweier Federn 56 und 57.