DE1500256A1 - Sicherheitseinrichtung fuer Druckmittelbehaelter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitseinrichtung zur Unterbindung unzulässiger Druckspitzen für über eine Druckmittelleitung vorzugsweise aus einem höheren Druckpotential unter Zwischenschaltung eines Reduzierventiles gespeiste Druckmittelbehälter.

Bei druckmittelbetätigten und/oder gesteuerten Anlagen, bei denen der von anderen Geräten unabhängige Betrieb einzelner druckmittelbetätigbarer Geräte oder auch Gruppen solcher Geräte gesichert sein soll, wird eine Mehrzahl von Betriebsdruckmittelkesseln vorgesehen, die jeweils nur ein oder mehrere Geräte speisen. Insbesondere für Anlagen mit geringer Schalthäufigkeit, wie sie bspw. bei druckluftbetätigbaren Hochspannungsschaltgeräten vorliegt, wird ein zentraler Druckmittel-Vorratsbehälter hohen Druckes mit ihm zugeordneten Kompressoren vorgesehen, und die einzelnen Betriebsdruckmittelbehälter werden über den Druck der zentralen Versorgungsleitung mindernde Reduzierventile gespeist. Da entsprechend der geringen Schalthäufigkeit der Betriebsdruckmittelverbrauch relativ niedrig ist, arbeiten Druckmittel-Vorratsbehälter mit geringem Speichervolumen, aber hohem Speicherdruck zwar wirtschaftliche, es besteht aber die Gefahr, dass beim Versagen von Reduzierventilen der Druck in den Betriebsdruckmittelkesseln unzulässig ansteigt.

Die Verwendung üblicher, durch Abblasen entlastender Sicherheitsventile verhindert zwar bei entsprechender Auslegung unzulässige Überdrücke; da das schadhafte Reduzierventil aber laufend mit gleichem überhöhtem Druck weiteres Druckmittel nachführt, das durch das abblasende Sicherheitsventil dann entweicht, führt ein solches schadhaftes Ventil eines einzelnen Betriebsdruckmittelbehälters unter Umständen zur schnellen Erschöpfung des DruckmittelVorratsbehälters, so dass die Nachspeisung der gesamten Anlage ausfällt. Der Einsatz eines elektrisch gesteuerten Hochdruckventiles, wie es durch die deutsche Patentschrift 857 723 für Sicherheitszwecke oder zur Druckminderung vorgeschlagen wird, vermag keine Abhilfe zu bringen, und das dort gelöste Problem der Reproduzierbarkeit der Schaltschwellen bei höchsten Drucken und demzufolge aus Festigkeitsgründen erforderlichen breiten Dichtflächen macht bei dem geringen Druck der Betriebsdruckmittelkessel keine besonderen Aufwendungen in dieser Richtung nötig.

Um einerseits die Betriebsdruckmittelbehälter vor unzulässig hohen Drucken und andererseits den Druckmittel-Vorratsbehälter vor dauernden, seine Kapazität erschöpfenden Betriebsdruckmittelentnahmen zu schützen, ist bereits vorgeschlagen, die Druckmittelbehälter mit Meßgliedern zu verbinden, die beim Auftreten von Überdruck die speisende Druckmittel-Leitung zur Unterbindung weiterer Druckmittelzufuhr mittels eines Absperrventiles absperren. Nach diesen Vorschlägen soll das Meßglied auf ein Steuerventil einwirken, und das gewünschte Schaltverhalten desselben wird durch Benutzung von Drosselbohrungen, weiten Entlastungsöffnungen und dergleichen erreicht. Zur Meldung der Betätigung des Absperrventiles sind diesem elektrische Überwachungskontakte zugeordnet. Die ausschließlich mechanisch-pneumatische bzw. pneumatisch-hydraulische Betätigung läßt zwar die gemeinsame Unterbringung des Meßgliedes, des Steuerventiles sowie des Absperrventiles mit Betätigungskolben in einem gemeinsamen Metallblock zu; dieser ist aber im Aufbau verwickelt und daher schwierig herzustellen, und im Falle einer Nachstellung, Überprüfung oder dergleichen ist der gesamte Block auszuwechseln bzw. zu prüfen. Als schwierig wurde erkannt, das Steuerventil derart auszubilden, dass es auch bei schleichender Überschreitung der Schwellwerte des Meßgliedes ein spontanes Schalten des Absperrventiles herbeiführt.

Die Erfindung geht von der Aufgabenstellung aus, eine Sicherheitseinrichtung zu schaffen, welche bei vereinfachtem, robustem

Aufbau beim Auftreten von Überdrucken im zu schützenden Betriebsdruckmittelbehälter verläßlich eine spontane Betätigung eines in der Speiseleitung angeordneten Absperrventiles erlaubt. Erreicht wird dies gemäß der Erfindung dadurch, dass als Meßglied ein Kontaktmanometer vorgesehen ist, dessen Steuerstromkreis die Erregung einer die Betätigung des Absperrventiles bewirkenden Magnetspule bestimmt, und dass bei Überschreiten einer vorgegebenen oberen, ersten Druckschwelle durch Kontaktbetätigung die Absperrung der Druckmittelzuleitung sowie nach Unterschreiten einer zweiten Druckschwelle die Öffnung der Zuleitung bewirkt.

Es empfiehlt sich, dem Kontaktmanometer ein betriebsdruckgespeistes, einen Steuerkolben des Absperrventiles beaufschlagendes Magnetventil nachzuordnen. Bewährt hat es sich, dieses Magnetventil als Dreiwegeventil auszubilden, das beim Öffnen seines Betriebsstromkreises die Betriebsdruckzuleitung absperrt und die Zuleitung zur Steuerkammer des Sicherheitsventiles entlastet. Die Betriebsdruckzuleitung kann mit der Steuerkammerzuleitung weiterhin über eine Drosselstrecke verbunden sein, so dass im Falle einer Drucküberschreitung parallel zur Absperrung der Druckmittelzuleitung eine langsame Entlastung über diese Drosselstrecke erfolgt.

Als empfehlenswert wurde gefunden, zwischen dem Druckmittelbehälter und dem Absperrventil ein Rückschlagventil anzuordnen und das Absperrventil als bei Betätigung den abgesperrten, zum Behälter führenden Ausgang entlastendes Dreiwegeventil auszubilden, um jegliche weitere Druckmittelzufuhr zum Betriebsdruckmittelbehälter sicher zu unterbinden.

Im einzelnen sind die Merkmale der Erfindung der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles sowie der beigegebenen, dieses darstellenden Zeichnung zu entnehmen.

In der Figur ist ein Betriebsdruckmittelbehälter 1 dargestellt, der bspw. zur Bevorratung von Druckluft zur Betätigung von Hochspannungs-Schaltgeräten vorgesehen ist. Die Speisung des Betriebsdruckmittelbehälters 1 erfolgt über ein den Druck minderndes Reduzierventil 2 von einem Druckmittel-Vorratsbehälter 3 aus, in dem das Druckmittel, im vorliegenden Falle Preßluft, unter wesentlich höherem Drucke bevorratet wird, als er für die Betätigung der nachgeordneten Hochspannungs-Schaltgeräte gebraucht wird. Hierdurch läßt sich bei relativ kleinem Volumen des Druckmittel-Vorratsbehälters 3 eine relativ große Menge Druckluft bevorraten und bei Bedarf über Reduzierventile, bspw. Reduzierventil 2, im Druck auf den Betriebsdruck herabgesetzt, den einzelnen Betriebsdruckmittelbehältern, bspw. dem Betriebsdruckmittelbehälter 1, zuführen. Im Falle des Schadhaftwerdens, mangelhaften Arbeitens oder dergl. des Reduzierventiles besteht die Gefahr, dass der hohe Druck des Druckmittel-Vorratsbehälters 3 sich auch dem Betriebsdruckmittelbehälter 1 mitteilt und zu Schäden führt. Es ist zwar bekannt, dem Betriebsdruckmittelbehälter 1 übliche Sicherheitsventile zuzuordnen, die diesen durch entsprechendes Abblasen entlasten, jedoch würde laufend über das Reduzierventil 2 weitere Druckluft zugeführt werden, und die Gefahr der Erschöpfung des Preßluftvorrates des Druckmittel-Vorratsbehälters 3 bestünde.

Im Ausführungsbeispiel ist zur Sicherung gegen unzulässig hohe Drücke dem Betriebsdruckmittelbehälter 1 über eine Leitung 4 ein Kontaktmanometer 5 zugeordnet, dessen Kontakt 6 als Ruhestromkontakt ausgebildet ist und die im elektrischen Stromkreis der Pole 7 und 8 vorgesehene Magnetspule 9 des Magnetventiles 10 schaltet. Im erregten Zustand, d.h., vor Überschreitung der oberen Druckschwelle des Kontaktmanometers 5 bzw. Öffnen des Kontaktes 6 verbindet das Magnetventil 10 seinen Eingang 11 mit dem Ausgang 12 und damit den Betriebsdruckmittelbehälter 1 mit der Zylinderkammer 13 des Absperrventiles 14. Der somit druckbeaufschlagte Stellkolben 15 presst über die Ventilspindel den Ventilteller 16 auf den Ventilsitz 17 und hebt den Ventilteller 18 vom Ventilsitz 19 ab, so dass über das Reduzierventil 2, im Druck entsprechend abgesenkt, Pressluft des Druckmittel-Vorratsbehälters 3 über die Zuleitung 20, das Absperrventil 14, die Zuleitung 21 und das Rückschlagventil 22 dem Betriebsdruckmittelbehälter 1 zugeführt zu werden vermag, bis dessen Druck dem des am Reduzierventil eingestellten entspricht.

Steigt, bspw. infolge eines schadhaften Reduzierventiles 2, der Druck im Betriebsdruckmittelbehälter 1 unzulässig an, so öffnet die Membrane des Kontaktmanometers 5 den Kontakt 6, die Magnetspule 9 wird entregt, und das Magnetventil 10 fällt ab. Hierbei schließt es seinen Eingang 11 und verbindet den Ausgang 12 mit der Entlastungsöffnung 23, so dass die Verbindungsleitung 24 sowie die Zylinderkammer 13 des Absperrventiles 14 spontan entlastet werden. Der auf dem Ventilteller 16 lastende Druck verschiebt die Ventilspindel in der Figur nach oben, so dass der Ventilteller 18 auf dem Ventilsitz 19 zur Anlage gelangt und durch den auf ihm lastenden Druck in dieser Stellung gehalten wird. Hierdurch werden die Druckmittelzuleitung 20 abgesperrt und der Druckmittel-Vorratsbehälter 3 gegen weiteren Verlust von Pressluft gesichert. Die Preßluftzuleitung 21 ist durch die Ausblasöffnung 25 entlüftet, so dass selbst bei mangelhafter Abdichtung des Ventiltellers 18 auf dem Ventilsitz 19 der Druck des Betriebsdruckmittelbehälters 1 nicht durch weitere Druckmittelzufuhr gesteigert werden kann. Andererseits bleibt aber der Druck dieses Behälters 1 aufrechterhalten, da das Rückschlagventil 22 ein Ausblasen des Behälterinhaltes unterbindet. Damit bleiben die dem Betriebsdruckmittelbehälter 1 nachgeordneten Geräte weiterhin funktionsbereit. Wird durch ein Arbeitsspiel dem Betriebsdruckmittelbehälter 1 Druckluft entnommen, so sinkt der Druck, das Kontaktmanometer 5 schließt seinen Ruhekontakt 6, das erregte Magnetventil

10 beaufschlagt den Arbeitskolben des Absperrventiles und öffnet dieses, so dass der Betriebsdruckmittelbehälter 1 wieder aufgefüllt zu werden vermag. Damit aber bleibt die Arbeitsfähigkeit der Anlage selbst bei Ausfall eines Reduzierventiles erhalten, und unzulässige Drücke des Betriebsdruckmittelbehälters 1 werden sicher vermieden. Zweckmäßig ist dem Kontaktmanometer 5 ein weiterer Kontakt 20 zugeordnet, der als Überwachungskontakt nutzbar ist und das Ansprechen des Kontaktmanometers 5 über die Muldeleitung 27 anzuzeigen vermag.

Wird es für erforderlich gehalten, nach Absperren der Druckluftzufuhr den Druck im Betriebsdruckmittelbehälter 1 zu senken, so können bspw. der Eingang 11 sowie der Ausgang 12 des Magnetventiles 10 durch eine in der Figur nicht dargestellte Drosselbohrung verbunden sein. Im Normalbetrieb weisen Ein- und Ausgang gleiche Potentiale auf, so dass die Drosselbohrung nicht wirksam wird. Nach Ansprechen des Kontaktmanometers 5 und nach Betätigung des Magnetventiles 10 erfolgt eine langsame Entlastung des Betriebsdruckmittelbehälters 1 über die Drosselbohrung, da in dieser Stellung des Magnetventiles der Ausgang 12 mit der Ausblaseöffnung 23 verbunden ist.

Im Ausführungsbeispiel wurde die Betätigung des Absperrventils vermittels des dem Betriebsdruckmittelbehälter 1 entnommenen Druckmittels über ein vom Kontaktmanometer betätigtes Steuerventil bewirkt. Bei abgewandelten Ausführungen kann das Absperrventil, ggf. über ein auch beim Ausführungsbeispiel für das Magnetventil 10 anwendbares Leistungsschütz, direkt elektrisch betätigt werden.

Claims (5)

1. Sicherheitseinrichtung zur Unterbindung unzulässiger Druckspitzen für über eine Druckmittelleitung vorzugsweise unter Zwischenschaltung eines Reduzierventiles gespeiste Druckmittelbehälter, insbesondere zentral versorgte Betriebsdruckmittelbehälter, bei denen unter Einwirkung eines behälterdruckbetätigten Meßgliedes beim Auftreten von Überdruck die speisende Druckmittelleitung mittels eines Absperrventiles zur Unterbindung weiterer Druckmittelzufuhr abgesperrt wird, dadurch gekennzeichnet, dass als Meßglied ein Kontaktmanometer (5) vorgesehen ist, dessen Steuerstromkreis (6 bis 8) die Erregung einer die Betätigung des Absperrventiles (14) bewirkenden Magnetspule (9) bestimmt, so dass beim Überschreiten einer vorgegebenen oberen, ersten Druckschwelle des Kontaktmanometers durch Betätigung der Kontakte (6) die spontane Absperrung der Druckmittelzuleitung (20) sowie beim Unterschreiten einer zweiten, unteren Druckschwelle die Öffnung der Zuleitung bewirkt wird.

2. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Kontaktmanometer (5) ein betriebsdruckgespeistes (11), einen Steuerkolben (15) des Absperrventiles (14) beaufschlagendes (12, 24) Magnetventil (9, 10) nachgeordnet ist.

3. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetventil (9, 10) als Dreiwegeventil ausgebildet ist, das beim Öffnen seines Betriebsstromkreises (6 bis 8) die Betriebsdruckzuleitung (11) absperrt und die Zuleitung (24) zur Steuerkammer (13) des Absperrventiles (14) entlastet.

4. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsdruckzuleitung (11) mit der Steuerkammerzuleitung (12, 14) durch eine Drosselstrecke verbunden ist.

5. Sicherheitseinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Betriebsdruckmittelbehälter (1) und dem Absperrventil (14) ein Rückschlagventil (22) angeordnet und das Absperrventil als bei Betätigung den abgesperrten, zum Betriebsdruckmittelbehälter führenden Ausgang (19) entlastendes Dreiwegeventil (16, 17, 25) ausgebildet ist.