DE2156068A1

DE2156068A1 - Absperrelement

Info

Publication number: DE2156068A1
Application number: DE19712156068
Authority: DE
Inventors: H J C Slegeers; C P C I Slegers
Original assignee: BAAY AARDGAS ADVIESBUREAU EN A
Current assignee: BAAY AARDGAS ADVIESBUREAU EN A
Priority date: 1971-11-11
Filing date: 1971-11-11
Publication date: 1973-05-17
Also published as: DE2156068B2; DE2156068C3

Description

Die Erfindung betrifft ein Sicherheits-Absperrelement zum Verschließen einer Gas- oder Flüssigkeitsleitung, wenn der Druck und/oder der Druckunterschied zwischen zwei Punkten und/oder die Temperatur in der Leitung über einen vorher festgelegten maximalen oder unter einen vorher festgelegten minimalen Wert zu liegen kommt.

Das Absperrelement hat ein Ventil mit einem unter Federspan- · nung stehenden Ventilkörper, einen Arretiermechanismus zum Arretieren des Ventilkörpers in der Offnungslage, wenigstens einen mit der zu schützenden Leitung verbundenen Servo-Motor und einen Übertragungsmechanismus zwischen dem Servo-Motor und dem Arretiermechanismus, um die Arretierung des Arretiermechanismus aufzuheben und demzufolge das Ventil zu schließen,

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wenn der Servo-Motor infolge des Erreichens des minimalen oder maximalen Wertes eine ausreichend große Verschiebung hervorruft.

Bekannte Bauweisen von Sicherheits-Absperrelementen der vorstehenden Art haben die folgenden schweren Nachteile:

Die Maximal- oder Minimalwerte, bei welchen deis Ventil geschlossen wird, ändern sich zu stark in Verbindung mit dem Änderungswert einer Anzahl von Reibungskräften. D. h. mit anderen Worten, daß die Reproduzierbarkeit ziemlich schlecht ist.

Wenn der kritische Schaltwert, bei welchem das Ventil geschlossen.wird, nahezu, jedoch nicht vollständig erreicht ist, besteht eine Möglichkeit, daß der Mechanismus infolge eines Verklemmens nicht in die Ausgangslage zurückkehrt.

Das der Erfindung zugrunde liegende Ziel besteht deshalb darin, die vorstehenden Nachteile zu vermeiden und ein Sicherheits-Absperrelement zu schaffen, dessen Ventil in die Schließlage durch Überwinden einer sehr kleinen und konstanten Reibungskraft gebracht werden kann.

Weiterhin soll ein Sicherheits-Absperrelement geschaffen werden, das, wenn der kritische Schaltwert nahezu, jedoch nicht vollständig erreicht ist, in die Ausgangslage zurückkehren kann.

Dies wird mit dem eingangs beschriebenen Sicherheits-Absperrelement dadurch erreicht, daß der Arret ierniechanismus einen feder- oder gewichtsbelasteten Arretierhebel umfaßt, der angrenzend an seine Drehachse mit einer im wesentlichen flachen Überfläche versehen ist, an welcher in der Sch Ließlage ein Vorsprung eines mit dem Veritilkörper verbundenen Stabes eingreift ,

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und der in einem relativ großen Abstand von seiner Drehachse mit einer Kipp- bzw. Auslöseeinrichtung in Reibungseingriff steht, die von dem Übertragungsmechanismus betätigt wird.

Wenn der Druck und/oder der Druckunterschied und/oder die Temperatur in der zu schützenden Leitung sich einem Maximaloder Minimalwert nähern, darf die kritische Schaltlage, bei welcher das Ventil schließt, erst im letzten Augenblick erreicht werden. Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sicherheits-Absperrelementes zeichnet sich deshalb dadurch aus, daß die Auslöseeinrichtung mit zwei Zapfen versehen ist, die an beiden Seiten des Drehpunktes angeordnet sind, und daß zwischen den Zapfen sich ein Ende eines Schwenkhebels erstreckt, der von dem Servo-Motor betätigt wird.

Dieser Aufbau hat den großen Vorteil, daß zwischen den beiden Zapfen sich mehr als ein Schwenkhebel mit dem Ende erstrecken kann, wobei die Hebel jeweils von einem getrennten Übertragungsmechanismus und einem gesonderten Servo-Motor betätigt werden.

In der normalen Öffnungslage besteht ein bestimmtes Spiel zwischen dem Ende der Schwenkhebel und der Zapfen. Eine sicher arbeitende und einfache Bauweise des Übertragungsmechanismus ist vorzugsweise mit zwei Stäben versehen, die mit dem Schwenkhebel an beiden Seiten seines Drehpunktes in Eingriff stehen. Einer dieser Stäbe ist direkt mit dem Servo-Motor verbunden und kann sich frei parallel zu einer von dem Servo-Motor belasteten Feder für den Maximalwert bewegen, während der andere Stab mit einer Feder für den Minimalwert verbunden ist.

Anhand der beiliegenden Zeichnung wird eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung, die in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht gezeigt ist, näher erläutert.

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Das in der Zeichnung gezeigte Sicherheitsabsperrelement hat einen Servo-Motor 1, der eine Membran 2 und eine Membranplatte 3 aufweist. Ein Stab k steht mit der Membranplatte 3 in Eingriff. Mit der Membranplatte 3 steht weiterhin eine Federauflage 5 in Eingriff, die eine Bohrung 6 hat, durch welche sich der Stab 4 erstrecken kann. Eine Federauflage 7 ist einstellbar mit einem Rahmen 8 verbunden. Eine Feder Io für den Maximalwert, im folgenden "Maximalfeder" bezeichnet, erstreckt sich zwischen den beiden Federauflagen 5 und7 ·

Parallel zu dem Stab 4 ist ein zweiter Stab 11 angeordnet, mit dem eine Federauflage 12 einstellbar verbunden ist. Eine Federauflage 13 ist mit dem Rahmen 8 einstellbar verbunden und hat eine Bohrung 14, durch die sich der Stab 11 erstrecken kann. Eine Feder 15 für den Minimalwert, im folgenden "Minimalfeder" bezeichnet, erstreckt sich zwischen den beiden Federauflagen 12 und I3. Zwischen Zapfen l8 und I9, die an einer Auslöseeinrichtung 2o befestigt sind, erstreckt sich mit seinem Ende ein um einen Schwenkpunkt 17 schwenkbarer Hebel l6. Die Auslöseeinrichtung 2o, die sich um den Punkt drehen kann, hat ein hakenförmiges Teil 22. Der Schwenkhebel l6 hat zwei Ankörnungsstellen 23 und 24, welche den Stab 4 bzw. 11 tragen. Demzufolge ist der Schwenkhebel 16 ein Kupplungsteil zwischen der Maximalfeder Io und der Minijnalfeder 15· Ein Arretierhebel 25, dessen eines Ende an dem hakenförmigen Teil 22 der Auslöseeinrichtung 2o eingreift, ist mit einer im wesentlichen flachen Oberseite 26 angrenzend an den Drehpunkt 27 des Arretierhebels versehen. Der Arretierhebel hat weiterhin ein Gewicht 28. Die flache Seite 26 trägt einen vorstehenden Nocken 29, der an einer Ventilspindel 3o sitzt.

Die gegenüber einem zu hohen und zu niedrigen Druck und/oder einer Druckdifferenz zwischen zwei Punkten und/oder Temperatur

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zu schützende Leitung umfaßt ein Ventil ~}1, das aus einem Ventilkörper 3^> ^an welchem die Ventilspindel 30 sitzt, und aus einem Ventilsitz 33 besteht. Der Ventilkörper JZ. ist in Richtung des Sitzes 33 durch eine Schließfeder '}k gedrückt.

i>er zulässige Kiniraalwert des Druckes, der Druckdifferenz oder der Temperatur, für den ein Schutz vorgesehen werden soll, wird dadurch eingestellt, daß die Minimalfeder I5 die richtige Federspannung mit Hilfe der einstellbaren Federauflage 13 erteilt erhält. Der zulässige Maximalwert des Drucks, der Druckdifferenz oder der Temperatur, der zu schützen ist, wird folglich dadurch eingestellt, daß der Haximalfeder Io die richtige Federspannung mit Hilfe des Federaufsatzes 7 derart erteilt wird, daß diese Federspannung zusammen mit der Federspannung der Mininialf eder 15 den zulässigen Maximalwert festlegt.

Bei der gezeigten Ausführungsform befindet sich das Ventil in der Öffnungslage. Der Schwenkhebel 16 ist in der Horizontallage durch den Stab 4 und den Stab 11 gehalten. Die Auslöseeinrichtung 2o ist ebenfalls in der horizontalen Lage gehalten. Der Arretierhebel 25 ist von dem hakenförmigen Teil 22 in einer Lage arretiert, in welcher die flache Seite 26 in einer Horizontaiebene liegt, so daß der vorstehende Nocken 29 der Ventilspindel '}o an dieser Fläche 26 ruhen kann.

Das vorstehend beschriebene Sicherheits-Absperrelement arbeitet' folgendermaßen:

Der Druck, die Druckdifferenz oder die Temperatur, für die ein Schutz geschaffen werden soll, werden mittels der Membran 2 des Servo-Motors 1 in eine Kraft umgesetzt. Bei Überschreitung des maximal zulässigen Druckes werden die Membranplatte 3, der Stab 4 und die Federauflage 5 nach unten entgegen der

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Spannung der Maximalfeder Io und der der hinimalfeder 15 gedrückt. Der Stab k übt gegen den Schwenkhebel l6 eine nach unten gerichtete Kraft aus und bewegt den Hebelarm links von dem Drehpunkt 17 nach unten. Das lange Ende des Hebels wird nach oben bewegt und drückt den Zapfen 1Ü ebenfalls nach oben. Als Folge davon dreht sich die Auslöseeinrichtung 2o nach links. Der Arretierhebel 25 kommt von dem hakenförmigen Teil 22 der Auslöseeinrichtung frei und dreht sich unter dem Einfluß seines Gewichts 28 nach rechts um einen Winkel von ^ 9o so, daß die im wesentlichen ebene Fläche 26 in eine ™ Vertikallage gelangt und der vorstehende Nocken 29 seine Halterung verliert, so daß die Ventilspindel 3° zusammen mit dem Ventilkörper 32 auf den Ventilsitz 33 durch die Schließfeder 34 gepreßt wird. Das Ventil 31 ist somit geschlossen.

Wenn der Druck, die Druckdifferenz oder die Temperatur, für die ein Schutz geschaffen werden soll, unter den eingestellten Minimalwert sinkt, drückt der Stab 11 den Schwenkhebel 16 an der Körnungsstelle 2k unter dem Einfluß der Spannung der Minimalfeder 15 nach unten. Das lange Ende des Schwenkhebels l6 bewegt sich so nach unten, daß der Zapfen 19 nach unten gedrückt wird und sich die Auslöseeinrichtung 2o wieder nach ■ links mit dem gleichen Ergebnis wie oben beschrieben dreht. Die Minimalfeder 15 bestimmt nur den Mininialwert des Drucks, der Druckdifferenz oder der Temperatur, für die ein Schutz geschaffen werden soll, wenn die Maximaifeder Io an der Überseite gegen den Rahmen 8 blockiert ist und sich der Stab k frei bezüglich der beiden Federauflagen 5 und 7 drehen kann.

Das Ventil kann dadurch geöffnet werden, daii die VeritiLspindel )o nach oben gezogen und dadurch ein Ende des Arretierhebeis 25 zurück in Eingriff mit dem hakenförmigun Teil 1:2 gebracht wird. Dies ist nur möglich, wenn der zu Lasηige Wert

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des Druckes, der Druckdifferenz oder der Temperatur innerhalb

der zulässigen Werte liegt, da sonst die Rückstellung der

Auslöseeinrichtung 2o durch die Lage des Schwenkhebels 16 verhindert wird.

Der Servo->Jotor 1 ist mit der Hauptleitung verbunden, wenn ein Schutz bezüglich des Absolutwertes des Drucks in dieser Leitung geschaffen werden soll. Wenn jedoch eine Druckdifferenz zwischen zwei Punkten an beiden Seiten einer Verengung und demzufolge der Mengenstrom des Gases oder der Flüssigkeit geschützt werden soll, muß diese Druckdifferenz in an sich bekannter vfeise in eine Kraft umgewandelt werden, die den Servo-Motor 1 betätigt. Schließlich kann der Servomotor mit einem Temperaturfühler in der Hauptleitung verbunden werden.

Ein großer Vorteil des beschriebenen Aufbaus besteht darin, daß die Auslöseeinrichtung 2o mit mehr als einem Schwenkhebel l6 zusammenwirken kann. Jeder der Schwenkhebel wird in diesem Fall von seinem eigenen Servo-Motor betätigt. Dadurch wird die Möglichkeit für einen gleichzeitigen Schutz der Hauptleitung gegenüber einem zu hohen und zu niedrigen Druck, einer zu hohen und zu niedrigen Temperatur und einer zu hohen und zu niedrigen Druckdifferenz (Mengenstrom) geschaffen.

Ein bedeutender Vorteil des Axifbaus besteht auch darin, daß die Reibungskraft an der Berührungsstelle zwischen dem unteren Ende des Arretierhebels 25 und dem hakenförmigen Teil 22 der Auslöseeinrichtung klein und konstant ist, was aus den folgenden Ausführungen ersehen werden kann:

Die Suniiite der Momente bezogen auf den Drehpunkt 27 des Arretierhebüls ist null. Deshalb gilt:

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F χ ζ + G χ b = Nxa

wobei F = Schließdruck der Ventilfeder G = Gewicht des Teils 28

N = die Reaktionskraft an der Beruhrungsstelle z, b und a = die Entfernung zwischen den Angriffspunkten dieser Kräfte und dem Drehpunkt 27

Da ζ sehr klein ist, kann das Produkt F χ ζ vernachlässigt %ferden. Dies bedeutet, daß N =(G χ b)/a . Dies ist ein sehr konstanter Wert. Die Reibungskraft an der Beruhrungsstelle entspricht dem Produkt aus dem Reibungskoeffizienten und N.

Wenn der Reibungskoeffizient sehr klein und konstant ist, ist auch die Reibungskraft selbst sehr klein und konstant.

Das bedeutet, daß, wenn das untere Ende des Arretierhebels 25 und das hakenförmige Teil 22 aneinander gleiten, die Reibungskraft nur eine sehr kleine Rolle spielt. Demzufolge sind die Maximal- oder Minimalwerte des Druckes, der Druckdifferenz oder der Temperatur, bei welchen das Ventil 3I schließt, äußerst konstant.

In der normalen Öffnungslage des Ventils hat das Ende des Schwenkhebels l6 etwas Spiel mit den Zapfen l8 und I9, was bedeutet, daß, wenn ein kritischer Wert des Druckes, der Druckdifferenz oder der Temperatur nahezu, jedoch nicht völlig erreicht ist, die Anordnung in ihre Ausgangslage zurückkehren kann, ohne daß irgendeines der Bauteile klemmt·

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Claims

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Patentansprüche

(1. jSicherheits-Absperrelernent zum Schließen einer Gasoder Flüssigkeitsleitung, wenn der Druck und/oder die Druckdifferenz zwischen zwei Punkten und/oder die Temperatur in dieser Leitung über einen vorher festgelegten Maximalwert oder unter einen vorher festgelegten Minimalwert zu liegen kommt, wobei das Absperrelement mit einem Ventil mit einem federbelasteten Ventilkörper, einem Arretiermechanismus zum Arretieren des Ventilkörpers in der 6ffnungslage, wenigstens einem mit der zu schützenden Leitung verbundenen Servo-Motor und mit einem Übertragungsmechanismus zwischen dem Servo-Motor und dem Arretiermechanismus zur Aufhebung der Arretierung des Arretiermechanismus und demzufolge zum Schliessen des Ventils versehen ist, wenn der Servo-Motor als Folge des Erreichens des Minimal- oder Maximalwertes eine ausreichend große Verschiebung hervorruft, dadurch gekennzeichnet, daß der Arretiermechanismus einen feder- oder gewichtsbelasteten (28) Arretierhebel (25) aufweist, der angrenzend an seine Drehachse (27) mit einer im wesentlichen flachen Überseite (26) versehen ist, an der in der Arretierlage ein Vorsprung (29) eines Stabes (30) angreift, der mit dem Vent L !.körper (3^) verbunden ist, und der in einem relativ großen Abstand von seiner Jruhach.se (27) niLt einer Aus Löweeinrichtung (2o) in Re ibuugseiiigri ff ütolit, dLc von dem ÜbertragungsliiechanismuH betätigbar ist.

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- Io -
2. Sicherheitsabsperrelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dall die Auslöseeinrichtung (2o) mit zwei Zapfen (l8, 19) versehen ist, die zu beiden Seiten des Drehpunktes (21) vorgesehen sind, und daß zwischen, den Zapfen (18, 19) sich ein Ende eines Schwenkhebels (16) erstreckt, der von dem Servo-Motor (1, 2) betätigbar ist.

y. Sicherheits-Absperrelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ubertragungsniechanismus mit zwei Stäben (4, 11) versehen ist, die in Eingriff mit dem Schwenkhebel (l6) zu beiden Seiten eines Drehpunktes (17) stehen, und daß einer (k) dieser Stäbe direkt mit dem Servo-Motor (1, 2) verbunden ist und sich frei parallel zu einer Maximalfeder (lo), die von dem Servo-Motor (1, 2) belastet wird, bewegen kann, während der andere Stab (11) mit einer Minimalfeder (I5) verbunden ist.

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