DE2264463B2 - Steuervorrichtung für eine Drehklappe - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für eine Drehklappe zum gasdichten Verschließen einer kanaiartigen öffnung, wobei in der Klappe ein elastisches Dichtelement vorgesehen ist, das seinerseits mit Hilfe eines vom abzusperrenden Strömungsmittel unabhängigen Druckmediums aufblasbar ist und wobei die Steuervorrichtung, von einem gemeinsamen Steuerorgan beeinflußt, einen Verstellmechanismus für die Klappe und einen Mechanismus für die Zu- und Abfuhr des Druckmediums im Dichtelement steuert.

Drehklappen der genannten Art sind bekannt; dienen sie beispielsweise zum gasdichten Verschließen von Druckausgleichsöffnungen in Druckgefäßen von Nuklearkraftanlagen, so sind wegen der Gefahr der radioaktiven Verseuchung die Anforderungen an die Gasdichtheit der Klappen sehr hoch.

Da in diesem Fall sehr häufig in den zu verschließenden Kanälen kein Überdruck vorhanden ist 'St es zwin gend notwendig, für das Diohteiement em vom Strömungsmittel unabhängiges Druckmedium vorzusehen.

Um Beschädigungen des Dichtelementes beim öffnen und Schließen der Klappe zu vermeiden und andererseits eine zuverlässige Gasdichtheit zu gewährleisten, ist es notwendig, den Druckraum des Dichtelementes vor dem öffnen der Klappe zu entlasten und erst nach dem Schließen der Klappe mit Druckmedium zu versorgen. D'ese Aufgabe schrittweise nacheinander durchzuführender Operationen wird im allgemeinen durch Blockiervorrichtungen gelöst die den zweiten Schritt erst freigebea wenn die Durchführung des ersten an sie zurückgemeldet worden ist. So zeigt die DT-AS 10 64 130 eine Konstruktion, bei der das Öffnen der Klappe erst eingeleitet wird, nachdem ein Kontaktmanometer registriert und zurückgemeldet hat, daß in dem Dichtelement tatsächlich ein Unterdruck herrscht. Bei der Klappe nach der GB-PS 1163 228 ist ein Ablauf beider Funktionsschritte nacheinander bei einem Befehl zum öffnen nicht gewährleistet, weil die Entlastung des Dichtelementes und die Öffnungsbewegung der Klappe gleichzeitig durch den gleichen Servomotor ausgelöst werden. Derartige Vtrblockungen erfordern somit eine Anzahl zusätzlicher Elemente, wodurch die damit versehenen Konstruktionen kompliziert aufwendig und störungsanfällig werden.

Weiterhin sind für eine Vielzahl von Drehklappen, in deren Dichtelement das abzusperrende Strömungsmittel gleichzeitig als Druckmedium dient, Steuervorrichtungen bekannt, durch die bei einem »Öffnen«-Befehl eine Stellbewegung für die Klappe verzögert wird, bis der Druckraum des Dichtelementes entleert ist. und bei denen umgekehrt bei einem »Schließen«-Befehl ein Druckaufbau im Dichtelement erst erfolgt wenn die Klappe geschlossen ist. Hierzu sei beispielsweise auf die DTPS 22 08 453 oder die US-PS 18 34 870 und 30 07 490 verwiesen. Wie eingangs beschrieben, sind diese Konstruktionen im vorliegenden Fall nicht anwendbar.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Steuervorrichtung zu schaffen, bei der bei Verwendung eines vom Strömungsmittel unabhängigen Druckmediums in dem Dichtelement die erwähnte richtige Aufeinanderfolge der Funktionsschritte auf einfache Weise ohne großen Aufwand mit sehr hoher Zuverlässigkeit gewährleistet ist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß sich eine für beide Mechanismen gemeinsame Steuerleitung nach dem Steuerorgan in zwei Zweigleitungen verzweigt, von denen die eine ein aus schließlich bei einem »öffnen«-Befehl verzögerndes Verzögerungselement aufweist und zu dem Stellmechanismus für die Klappe führt während die andere ein ausschließlich bei einem »Schließen«-Befehl verzögerndes Verzögerungselement aufweist und die Zu- und Abfuhr des Druckmediums zu und von dem Dichtelement steuert.

Unter Verzicht auf Blockiereinrichtungen, die erst nach dem tatsächlichen Vollzug des ersten Schrittes den nächsten freigeben, reduziert sich der Aufwand für die Steuerung der Drehklappe auf je ein im Handel erhältliches Verzögerur.gselement mit verzögerter

Wirkung in der einen und direkter Wirkung in der anderen Richtung.

Werden die Mechanismen für die Verstellung und für die Druckmittelsteuerung elektropneumatisch ausgeführt so kann eine vorteilhafte Ausführungsform beispielsweise so ausgebildet sein, daß ein Stellkolben für die Klappe und der Druckraum der aufblasbaren Dichtung parallel zueinander über je einen efektromagnetisch steuerbaren Steuerschieber mti einer Druckmittelquelle und mit einer Druckmittelabführleitung verbindbar sind, wobei bei geschlossener Klappe der Verstellmechanismus mit der Druckmittelabfuhrleitung und der Steuermechanismus für den Druckraum mit der Druckmittelquelle verbunden sind, und daß ferner die elektromagnetischen Stellelemente für die Steuerschieber parallel zueinander über das Steuerorgan und das ihnen zugehörige Verzögerungselement mit einer elektrischen Energiequelle verbunden sind.

Für die erwähnte, bevorzugte Verwendung der Klappen in Nuklearanlagen ist es aus Sicherheitsgründen vorteilhaft, wenn für den Steuerschieber des Steueruiechanismus Mittel vorgesehen sind, die die Wirksamkeit der zugeordneten Schaltverzögerung auch bei Ausfall der Energiequelle gewährleisten, und wenn weiterhin in der von der Druckmittelquelle ausgehenden Druckmittelzuführleitung ein Druckmittelspeicher vorgesehen ist.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert

Die Figur gibt schematisch eine Drehklappe wieder, bei der die Steuervorrichtung als elektropneumatisches System ausgebildet ist

In der Figur ist in einer Rohrleitung 1 schematisch eine Drehklappe 2 angedeutet an der zur Verstellung ein Hebel 42 angreift; dieser ist über eine Lasche 94 mit einer Kolbenstange 93 eines Servomotors 91 verbunden. Der Druckraum eines nicht dargestellten Dichtelementes ist durch einen ovalen Aufblaskörper 3 symbolisiert, an den über einen Anschluß 25 eine Leitung 82 für die Zu- und Abfuhr des Druckmediums angeschlossen ist.

In dem elektropneumatischen Steuerungssystem für die Verstellung der Klappe und die Zu- bzw. Abführung des Druckmediums zum bzw. vom Druckraum 3 des Pichtelementes führt von einer der Klemmen 60 und 61 t ier nicht gezeigten elektrischen Energie quelle je eine Leitung 56 direkt zu Magnetspulen 64 uikI 65. Die andere Klemme 61 ist über einen Schalter 62 und eine Leitung 57 sowie ein erstes schaltverzögerndes EIement 66 mit der Spule 65 und über eine Leitung 63, in der ein zweites schaltverzögerndes Element 58 vorhanden ist, mit der Spule 64 verbunden.

In die Spulen 64 und 65 tauchen die Enden zweier Steuerschieber 70 und 71 ein. Im stromlosen Zustand der Spulen 64 und 65 werden die Schieber 70 und 71 durch Federn 72 und 73 in die gezeigte linke Fndlage gedruckt.

Die beiden Schieber 70 und 71 sind je von einem Schiebergehäuse 76 bzw. 77 umgeben. An diesen Gehausen sind je eine Zufuhrleitung 78 und 79, je eine Abfuhrleitung 80 und 81 und je eine Verbindungsleitung 82 und 83 angeschlossen.

Die Zufuhrleitungen 78 und 79 sind über eine Verteilleitung 87 und ein Rückschlagventil 86 mit einem Geblase 85 verbunden. An dieser Leitung 87 ist zusätzlich ein Speicher 88 für Druckluft vorhanden. Die Abfuhrleitungen 80 und 81 münden in eine Sammelleitung 90, können jedoch auch direkt in die Atmosphäre führen.

Die von dem Gehäuse 77 des Schiebers 71 ausgehende Verbindungsleitung 83 endet in der Druckkammer des Servomotors 91, der einen durch eine Feder 95 belasteten Kolben 92 aufweist Dieser Kolben trägt die Stange 93, über die, wie erwähnt er über die Lasche 94 auf den Hebel 42 der in der Leitung 1 angeordneten Drehklappe 2 wirkt Die zweite Verbindungsleitung 82 führt vom Gehäuse 76 des Schiebers 70 zum Anschluß 25 für den Druckraum 3.

Wie die Figur zeigt sind im stromlosen Zustand der Spulen 64 und 65 die zum Druckraum 3 führende Verbindungsleitung 82 mit der Druckmittelzufuhrleitung 78 und die Verbindungsleitung 83 zur Druckkammer des Servomotors 91 mit der Abfuhrleitung 81 verbunden.

Im erregten Zustand befinden sich die Schieber 70 und 71 in der rechten Endlage, wobei die Federn 72 und 73 zusammengepreßt sind; dabei besteht eine pneumalische Verbindung zwischen der Druckzufuhrleitung 79 am Gehäuse 77 und der Verbindungsleitung 83 sowie zwischen der Abfuhrleitung 80 am Gehäuse 76 und der Verbindungsleitung 82.

Das Steuersystem funktioniert auf folgende Weise: Im dargestellten Zustand ist die Druckkammer des Servomotors 91 über die Leitung 81 entlastet, der Kolben 92 wird durch die Feder 95 an einen nicht gezeigten Anschlag gedrückt, so daß die Klappe 2 in ihrer geschlossenen Stellung fixiert ist. Gleichzeitig ist der Druckraum 3 des Dichtelementes vom Gebläse 85 her über das Rückschlagventil 86, die Verteilleitung 87 und den Schieber 76 mit Druckluft beaufschlagt.

Zum öffnen der Drehklappe wird der elektrische Kreis zu den Spulen 64 und 65 durch den Schalter 62 geschlossen, der selbst von außen über eine Signalleitung 59, beispielsweise von einem nicht gezeigten Druckdifferenzmesser, beeinflußt wird. Durch den Schalter 62 wird die Spule 64 unverzögert erregt, da das Element 58 nur eine Ausschaltverzögerung aufweist; daher strömt das im Druckraum 3 den Anpreßdruck haltende Medium über die Abfuhrleitung 80 ab, sobald die Verbindung zwischen den Leitungen 80 und 82 hergestellt ist. Danach wird selbsttätig über das mit einer Einschaltverzögerung arbeitende Verzögerungselement 66 der Steuerschieber 71 angezogen, so daß über die Leitungen 87, 79 und 83 Druckmittel in den Servomotor 91 strömt, wodurch der Kolben 92 gegen die Wirkung der Feder 95 nach unten läuft und mittels der Kolbenstange 93 und der Lasche 94 die Klappe öffnet.

Zum Schließen der Klappe wird der elektrische Strom zu den Spulen 64 und 65 unterbrochen, wodurch der Servomotor 91 sofort entlastet und damit die Klappe durch die Feder 95 in die Schließstellung gebracht wird, da das Verzögerungsglied 66 nur eine Einschaltverzögerung aufweist.

Die Stromzuführung der Spule 64 wird dagegen durch das nur die Ausschaltverzögerung aufweisende Element 58 noch aufrechterhalten, bis die Klappe geschlossen ist. Nach einer im Element 58 eingestellten Zeit wird der Steuerschieber 70 der Wirkung der Feder 72 überlassen, wodurch er in die gezeichnete Lage gelangt und der Druckraum 3 des Dichtelementes über die Leitungen 87, 78 und 82 wieder mit Druckmedium gefüllt wird.

Da im stromlosen Zustand der Spulen 64 und 65, d. h. auch bei Ausfall des elektrischen Netzes, die Feder 95 die Klappe in die Schließstellung drückt und gleichzeitig der Druckraum 3 mit Druckmedium belastet wird,

ist die geforderte Gasdichtheit zuverlässig, selbst bei einem Netzausfall, gewährleistet. Tritt der Netzausfall bei offener Klappe auf, so können zusätzliche Mittel, z. B. eine netzunabhängige Batterie vorgesehen sein, die die Wirksamkeit des Verzögerungsgliedes 58 auch in diesem Fall sicherstellen.

Selbstverständlich kann das elektrische System auch in umgekehrter Weise wirken, d. h., bei geschlossenem Schalter 62 befindet sich das pneumatische System in der gezeigten Stellung, und zum öffnen der Klappe wird der Schalter 62 geöffnet. Ein solches System arbeitet analog wie das beschriebene. Es muß lediglich im Element 58 nur eine Einschalt- und im Element 66 nur eine Ausschaltverzögerung vorhanden sein. Gegenüber dem dargestellten System besitzt diese Variante jedoch unter Umständen den Nachteil, daß bei Ausfall des elektrischen Netzes Notstromaggregate vorhanden sein müssen, wenn für die Klappe bei Störungen die

geschlossene Stellung notwendig ist.

Der Speicher 88 ist so bemessen, daß sein Druckmittelvorrat im Fall einer Störung des Gebläses 85 für etwa 24 Stunden zur Aufrechterhaltung des Druckes im Druckraum 3 des Dichtelementes ausreicht.

Weiterhin ist es ohne weiteres möglich, das pneumatische System, in Abweichung von der Figur so auszubilden, daß die Klappe durch Druckluft im Servomotor 91 in geschlossener Stellung und durch die Feder 95 offen gehalten wird. Auch diese Variante besitzt gegenüber der dargestellten und beschriebenen Nachteile. Denn für die geschlossene Stellung der Klappe wird dann Druckluft benötigt. Andererseits ist bekanntlich die Dichtheit des Systems vor allem am Kolben 92 des Servomotors 91 häufig nicht sicher gewährleistet, so daß sich dauernde Druckluftverluste bei dieser Variante ergeben; diese führen bei Ausfall des Gebläses 85 zu einer raschen Entleerung des Speichers 88.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (4)

1. Paten.* anspräche:

   !. Steuervorrichtung für eine Drehklappe zum gasdichten Verschließen einer kanalartigen öff-QURg, wobei in der Klappe ein elastisches Dichtelement vorgesehen ist das seinerseits mit Hilfe eines vom abzusperrenden Strömungsmittel unabhängigen Druckmedium aufblasbar ist und wobei die Steuervorrichtung, von einem gemeinsamen Steuerorgan beeinflußt einen Verstellmechanismus für die Klappe und einen Mechanismus für die Zu- und Abfuhr des Druckmediums im Dichtelement steuert dadurch gekennzeichnet, daß^cich eine für beide Mechanismen gemeinsame Steuerleitung nach dem Steuerorgan (62) in zwei Zweigleitungen (57,63) verzweigt von denen die eine (57) ein ausschließlich bei einem »Öffnenw-Befehl verzögerndes Verzögerungselement (60) anweist und zu dem Stellmechanismus (91 bis 95) für die Klappe (2) führt während die andere (63) ein ausschließlich bei einem »Schließen«-Befehl verzögerndes Verzögerungselement (58) aufweist und die Zu- und Abfuhr des Druckmediums zu und von dem Dichtelement steuert.
2. 2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, mit elektropneumatischen Mechanismen für die Verstellung und für die Druckmittelsteuerung, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stellkolben (92) für die Klappe (2) und der Druckraum (3) des aufblasbaren Dichtelementes parallel zueinander über je einen elektromagnetischen steuerbaren Steuerschieber (70, 71) mit einer Druckmittelquelle (85, 88) und einer Druckmittelabführleitung (90) verbindbar sind, wobei bei geschlossener Klappe der Verstellmechanismus (91 bis 95) an die Druckmittelabführleitung (90) und der Steuermechanismus für den Druckraum (3) an die Druckmittelquelle angeschlossen sind, und daß ferner die elektromagnetischen Stellelemente (64. 65) für die Steuerschieber parallel zueinander über das Steuerorgan (62) und das ihnen zugehörige Verzögerungselt·ment (58.66) mit einer elektrischen Energiequelle verbunden sind.
3. 3. Steuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für den Steuerschieber (70) des Steuermechanismus Mittel vorgesehen sind, die die Wirksamkeit der zugeordneten Schaltverzögerung auch bei Ausfall der Energiequelle gewährleisten.
4. 4. Steuervorrichtung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß in der von der Druckmittel- so quelle (85) ausgehenden Druckmittelzuführleitung (87) ein Druckmittelspeicher (88) vorgesehen ist.