DE2319402A1

DE2319402A1 - Sicherheitsventil mit gesteuerter zusatzbelastung

Info

Publication number: DE2319402A1
Application number: DE19732319402
Authority: DE
Inventors: Karl Schaaf
Original assignee: Bopp & Reuther 6800 Mannheim GmbH; Bopp and Reuther GmbH
Current assignee: Bopp and Reuther GmbH
Priority date: 1973-04-17
Filing date: 1973-04-17
Publication date: 1974-10-31
Also published as: CH565338A5; NL169917B; GB1466935A; DE2319402B2; FR2226600A1; FR2226600B1; DE2319402C3; NL7402936A; NL169917C

Description

Sicherheitsventil mit gesteuerter Zusatzbelastung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Sicherheitsventil mit gesteuerter Zusatzbelastung, bei dem ein von einer Druckluftquelle über eine Belastungsluftleitung in Schließrichtung und über eine Hubluftleitung in Öffnungsrichtung beaufschlagter, mit dem Verscnlußstück kraftschlüssig verbundener Pneumatikkolben vorgesehen ist und die Belastungsluft von Membranventilen gesteuert wird, die von mit der abzusichernden Mediumleitung in Verbindung stehenden Druckschaltern betätigt werden.

Bei einem derartigen Sicherheitsventil ist es bekannt, als Druckschalter drei an die Dampfleitung angeschlossene Bourdon-Rohre mit Steuerfahnen zu verwenden, welche über Strahl- und Pangdüsen einer Druckluftsteuerleitung die nachgeschalteten drei Membranventile in Schließstellung halten oder bei Erreichen des Ansprechdruckes in Offenstellung bringen. Über diese Membranventile wird die von oben auf den Pneumatikkolben wirkende Belastungsluft beim Erreichen des Ansprechdruckes und damit beim öffnen der Membranventile ins Freie geleitet.

Als nachteilig ist bei diesem Sicherheitsventil anzusehen, daß durch das Druckluftsteuersystem über die Strahl- und Fangdüsen Totzeiten und dadurch bedingte Verzögerungen beim Abbau und auch beim Aufbau der Belastungsluft auftreten können, die sich insbesondere dann bemerkbar machen, wenn der Zusatzbelastungskolben einen großen Durchmesser besitzt und damit das zu verdrängende Volumen sehr groß ist. Derartige große Kolbendurchmesser sind erforderlich, wenn sich das Sicherheitsventil unabhängig vom eingestellten Ansprechdruek auch schon bei einem wesentlich niedrigeren Dampfdruck öffnen bzw. in

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Zwischenstellungen festhalten lassen soll und die Kolbenfläche für die Hubluft deshalb groß genug sein muß, um das Verschlußstück gegen die hohe, noch nicht vom Mediumdruck kompensierte Kraft der .Ventilschließfeder anzuheben. Bei diesen großen Verdrängungsvolumeh am Belastungskolben bewirken die Totzeiten und die damit verbundenen Verzögerungen beim Abbau der Belastungsluft häufig ein zu langsames Öffnen und beim Aufbau der Belastungsluft auch ein zu langsames Schließen des Sicherheitsventils.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Sicherheitsventil mit gesteuerter Zusatzbelastung über einen Pneumatikkolben zu schaffen, bei dem trotz eines großen Kolbenquerschnittes und eines damit verbundenen großen Verdrängungsvolumens die Ansprechzeiten beim Öffnen und auch beim Schließen des Ventils stark verkürzt werden.

Die Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß darin gesehen, daß die Druckschalter über eine elektrische Steuerleitung mit mindestens zwei Dreiwege-Magnetventilen in Verbindung stehen, an die je eine mit einer Druckluftleitung oder der freien Atmosphäre verbindbare Doppelmembrankammer angeschlossen ist, deren eine Membran an einen die Belästungsluftleitung zur freien Atmosphäre absperrenden Belastungsluft-Ventilkörper angeschlossen ist und deren andere Membran einen die Hubluftleitung bei geschlossenem Belastungsluft-Ventilkörper mit der freien Atmosphäre verbindenden und gegen die Druckluftleitung absperrenden bzw. bei abgehobenem Belastungsluft-Ventilkörper zur Atmosphäre absperrenden und mit der Druckluftleitung verbindenden Hubluft-Ventilkörper trägt.

Durch die vorgeschlagene Übertragung des Schaltimpulses von den Druckschaltern über eine elektrische Steuerleitung auf die Dreiwege-Magnetventile wird ein verzögerungsfreies Ansprechen des Sicherheitsventils erreicht. In den nachge-

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schalteten, über die Magnetventile mit Druckluft beaufschlagten oder wieder ins Freie entlasteten Doppelmembrankammern können sich die Membranen infolge des geringen Kammervolumens verzögerungsfrei unter Druck nach außen aufweiten bzw. bei Druckabbau wieder nach innen zurückbewegen, so daß die mit den beiden Membranen verbundenen Ventilkörper einerseits für die Belastungsluft und andererseits für die Hubluft schnell umschalten.Bei Erreichen des eingestellten Ansprechdruckes des Sicherheitsventils erfolgt dadurch auch bei großem Querschnitt des Belastungskolbens ein sehr schneller Abbau der Belastungsluft unter gleichzeitiger Einführung von Hubluft unter dem Kolben, so daß sich das Sicherheitsventil bereits nach einem Bruchteil einer Sekunde öffnet.

Hat das Sicherheitsventil angesprochen und j st der Ansprechdruck unterschritten, so werden die Dreiwego-Magnetventile von den Druckschaltern wieder über die elektrische Steuer-leitung verzögerungsfrei zurückgeschaltet, so daß ,ietzt der Belastungsluft-Ventilkörper und der Hubluft-Ventilkörper sofort umsehalten und sich dadurch sehr schnell wieder die Belastungsluft über dem Kolben aufbauen kann und gleichzeitig die Hubluft unter dem Kolben vollständig entweicht. Infolgedessen werden mit dem erfindungsgemäßen Sicherheitsventil auch schnelle Ventilschließzeit-en erreicht.

Zweckmäßigerweise ist der Hubluft-Ventilkörper als Doppelventilkörper mit zwei entgegengerichteten Ventilkegeln ausgebildet, von denen der eine Ventilkegel die Hubluftleitung ■in der einen Stellung mit der freien Atmosphäre verbindet oder sie in der anderen Stellung hiergegen verschließt, während der andere Ventilkegel die Hubluftleitung in der einen Stellung gegen die Druckluftleitung absperrt oder sie in der anderen Stellung hiermit verbindet.

Durch diese Ausbildung des Hubluft-Ventilkörpers als Doppelventilkörper wird in einfacher Weise erreicht, daß während des

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Schließzustandes des Sicherheitsventils der Hubluftraum unter dem Pneumatikkcüben ständig mit der freien Atmosphäre verbunden und damit drucklos ist, während beim Erreichen des eingestellten Ansprechdruckes der Doppelventilkörper umschaltet und jetzt den Hubluftraum unter dem Kolben ohne Verzögerung mit der Druckluftleitung verbindet, so daß sich sofort die Hubluft aufbaut und das Verschlußstück des Sicherheitsventils von seinem Sitz abhebt.

Weitherhin wird vorgeschlagen, daß eine den Doppelmembrankammern entsprechende Zahl von Belastungs- und Hubluftleitungen von der Belastungsluft- bzw. der Hubluftkammer des Pneumatikkolbens ausgehen und getrennt zu den einzelnen Belastungsluft-Ventilkörpern bzw. Hubluft-Ventilkörpern führen. Dadurch kann sich die Belastungsluft beim öffnen des Sicherheitsventils über mehrere, vorzugsweise drei Leitungen noch schneller abbauen und auch die Hubluft entweicht beim Ventilschließvorgang schneller über mehrere Leitungen. Außerdem wird über diese Parallelleitungen auch der Aufbau der Belastungsluft bzw. der Hubluft beschleunigt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in der Zeichnung erläutert, die das Sicherheitsventil mit der gesteuerten Zusatzbelastung in schematischer Darstellung zeigt.

In die Dampfleitung 1 sind aus Sicherheitsgründen zwei gleiche Sicherheitsventile 2 eingebaut, deren Verschlußstücke durch Ventilfedern 3 in Schließstellung gehalten werden. Zur Erzielung einer zusätzlichen Dichtkraft am Verschlußstück der Federsicherheitsventile 2 ist je ein Pneumatikzylinder 4 vorgesehen, dessen Kolben 5 kraftschlüssig mit dem Verschlußstück der Sicherheitsventile 2 verbunden ist. Oberhalb des Kolbens 5 befinden sich der Belastungs-Luftdruckraum 6, während unterhalb des Kolbens noch ein Hubluft-Druckraum J vorhanden ist, der beim öffnen des Sicherheitsventils 2 als Hubhilfe wirkt. Die Zuführung der Druckluft erfolgt über eine Druckluft-Speiseleitung 8, an die über die Druckminderer 9 und Io die reduzierte Druckluftleitung 11 angeschlossen ist. Die Druckluftleitung 11 führt über die Abzweigleitungen 12 und die Zufuhr leitungen 1J5 in der linken Zeichnungshälfte zu den drei Dreiwege-Magnetventilen 14 des

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einen Sicherheitsventils 2 und in der rechten Zeichnungshälfte zu den Magnetventilen des anderen Sicherheitsventils. Außerdem ist über die Zweigleitung 15 die Belastungsluftleitung l6 an die Druckluftleitung 11 angeschlossen, über die Zweigleitung 15 wird die Druckluft auch den Leitungen 17 zugeführt, die mit der Hubluftleitung l8 zum Hubluft-Druckraum J verbindbar sind.

An die Dampfleitung 1 sind drei als Bourdon-Rohre ausgebildete Druckfühler 19 angeschlossen, die bei Erreichen des Ansprechdruckes in der Dampfleitung 1 eine Unterbrechung der Mikroschalter 2o hervorrufen. Die Mikroschalter 2o sind über nicht gezeigte elektrische Steuerleitungen mit den drei Magnetventilen 14 beider Sicherheitsventile verbunden, so daß beim Öffnen der Mikroschalter 2o die Dreiwege-Magnetventile 14 stromlos werden und umschalten. Bei diesem Ums ehalt vor gang werden die Druckluftleitungen IJ>, die bisher in offener Verbindung mit den Doppelmembrankammern 21 standen, abgesperrt und gleichzeitig werden die Doppelmembrankammern 21 über die Auslässe 22 mit der freien Atmosphäre verbunden. Die eine Membran 2j5 der Doppelmembrankammern 21 ist mit dem Belastungsluft-Ventilkörper 24 verbunden., wählend die andere Membrr.n 25 mit dem Ventilkörper 26 für die Hubluft in Verbindung steht. Die Hubluft-Ventilkörper 26 sind als Doppelventilkörper ausgebildet und besitzen einen oberen Ventilkegel 27 und einen unteren Ventilkegel 28.

Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Sicherheitsventils mit gesteuerter Zusatzbelastung ist folgende:

Während des Normalbetriebes sind die Mikroschalter 2o durch die Druckfühler 19 geschlossen, so daß an den Dreiwege-Magnetventilen 14 Spannung ansteht. Dadurch sind die Doppelmembrankammern 21 mit den Druckluftleitungen Ij5 verbunden, während die Auslässe abgesperrt sind. Durch die Druckluftbeaufschlagung in den Doppelmembrankammern 21 haben sich die Membranen 2j5 und 25 nach außen aufgeweitet und dadurch die Belastungsluft-Ventilkörper 24 sowie die Hubluft-Ventilkörper 26 in ihre äußere, in der Zeichnung dargestellte Schließlage gebracht. In dieser Stellung steht im Druekraum 6 des Kolbens 5 über die Belastungsluftleitung l6 und die

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Druckluftleitung 11 Belastungsluft an, während der Hubluft-Druckraum 7 über die Hubluftleitung 18 und die geöffneten Ventilkegel mit dem freien Auslaß 29 der Membranventile zur Atmosphäre in Verbindung steht.

Ist der eingestellte Ansprechdruck der Sicherheitsventile 2 erreicht, so sprechen die Druckfühler 19 an und die Mikroschalter öffnen, wodurch die Dreiwege-Magnetventile l4 spannungslos werden und umschalten. Dadurch kann die in den Doppelmembrankammern 21 vorhandene Druckluft über die jetzt geöffneten Auslässe 22 ins Freie entweichen, wo-durch die beiden Membranen 23 und 25 mit Unterstützung der Rückstellfedern 3o nach innen in ihre Ausgangsstellung zurückkehren. Dadurch öffnen die Ventilkörper 24 für die Belastungsluft und die Ventilkegel 28 der Hubluft-Ventilkörper Dagegen werden die oberen Ventilkegel 27 der Hubluft-Ventilkörper 26 geschlossen. Infolgedessen kann die Belastungsluft aus dem Druekraum 6 über die Leitung 16 und die geöffneten Ventile 24 über die Auslässe 31 ins Freie strömen, so daß die Belastungsluft schnell abgebaut wird. Da die Ventilkegel 27 der Hubluft-Ventilkörper 26 jetzt geschlossen sind, wird die bisher offene Verbindung zwischen Hubluftdruckraum 7 und der freien Atmosphäre abgesperrt. Gleichzeitig kann über die geöffneten Ventilkegel 28 Druckluft aus der Druckluftleitung 17 in die Hubluftleitung l8 und damit in den Hubluftdruckraum J einströmen, so daß sich mit dem Abbau der Belastungsluft sofort Hubluft im Druekraum 7 aufbaut, wodurch das Sicherheitsventil 2 verzögerungsfrei öffnen kann.

Ist über das geöffnete Sicherheitsventil 2 genügend Dampf entwichen, so lösen die Druckfühler 19 wieder einen Schließkontakt der Mikroschalter 2o aus, wodurch die Dreiwege-Magnetventile 14 wieder an Spannung anliegen und in ihre ursprüngliche Betriebsstellung zurückkehren. Hierdurch werden die Auslässe 22 wieder verschlossen und die Doppelmembrankammern 21 über die Druckluftzweigleitungen 13 unter Druck gesetzt, wordurch die Belastungsluft-Ventilkörper 24 wieder schließen und die Hubluft-Ventilkorper 26 den Hubluftdruckraum 7 wieder mit der freien Atmosphäre verbinden

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und gegen die Druckluftleitung 17 absperren. Dadurch kann die Hubluft unter dem Kolben 5 ins Freie entweichen und im Druckraum 6 oberhalb des Kolbens 5 baut sich über die Belastungsluftleitung l6 Belastungsluft auf. Bereits beim Beginn des Füllens des Belastungsluft-Druckraumes 6 schließt jetzt das Sicherheitsventil 2 wieder, da der Hubluft-Druckraum 7 sofort entlüftet wird.

Damit beim öffnen des Sicherheitsventils, d. h. beim öffnen der Belastungsluft-Ventilkörper 24 eine schnelle Entlüftung des Belastungsluft-Druckraumes 6 erfolgen kann, läßt sich in die Druckluft zuführungsleitung noch eine Drossel 32 einbauen, die das Nachströmen von Druckluft in die Belastungsluftleitung l6 abbremst, so daß ein schneller Druckabbau über die Auslässe 31 in die freie Atmosphäre gewährleistet ist und nicht zuviel Versorgungsluft verloren geht.Der Abbau der Belastungsluft beim öffnen des Sicherheitsventils und der Hubluft beim Schließen des Sicherheitsventils kann auch noch dadurch beschleunigt werden, daß nicht nur je eine gemeinsame sondern je drei getrennte Belastungs- und Hubluftleitungen von der Belastungsluft- bzw. der Hubluftkammer 6 bzw. 7 des Pneumatikkolbens 5 ausgehen und getrennt zu den einzelnen Belastungsluft-Ventilkörpern 24 bzw. Hubluft-Ventilkörpern 26 führen.

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Claims

BOPP & REUTHER GMBH MANNHEIM-WALDHOF 9 Pat Ju/ci 1215 Patentansprüche

1. Sicherheitsventil mit gesteuerter Zusatzbelastung, bei dem ein von einer Druckluftquelle über eine Belastungsluftleitung in Schließrichtung und über eine HubluftIeitung in Öffnungsrichtung beaufschlagter, mit dem Verschlußstück kraftschlüssig verbundener Pneumatikkolben vorgesehen ist und die Belastungsluft von Membranventilen gesteuert wird, die von mit der abzusichernden Mediumleitung in Verbindung stehenden Druckschaltern betätigt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckschalter (19) über eine elektrische Steuerleitung mit mindestens zwei Dreiwege-Magnetventilen (14) in Verbindung stehen, an die je eine mit einer Druckluftleitung (13) oder der freien Atmosphäre verbindbare Doppelmembrankammer (21) angeschlossen ist, deren eine Membran (23) an einen die Belastungsluftleitung (16) zur freien Atmosphäre absperrenden Belastungs luft-Ventilkörper (24·) angeschlossen ist und deren andere Membran (25) einen die HubluftIeitung (18) bei geschlossenem Belastungsluft-Ventilkörper mit der freien Atmosphäre verbindenden und gegen die Druckluftleitung (17) absperrenden beziehungsweise bei abgehobenem Belastungsluft-Ventilkörper zur Atmosphäre absperrenden und mit der Druckluftleitung verbindenden Hubluft-Ventilkörper (26) trägt.

2. Sicherheitsventil nach Anspruch 1, d a d u r c h g e ken η zeichnet, daß der Hubluft-Ventilkörper (26) als Doppelventilkörper mit zwei entgegengerichteten Ventilkegeln (27, 28) ausgebildet ist, von denen der eine Ventilkegel (27) die HubluftIeitung (18) in der einen Stellung mit der freien Atmosphäre verbindet oder sie in der anderen Stellung hiergegen verschließt, während der andere Ventilkegel (28) die Hubluftleitung in der einen Stellung gegen die Druckluftleitung (17) absperrt oder sie in der anderen Stellung hiermit verbindet.

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Sicherheitsventil nach, den Ansprüchen 1 und 2, d a durch gekennzeichnet, daß eine den
Doppelmembrankammern (21) entsprechende Zahl von Belastungsund HubluftIeitungen (16, 18) von der Belastungsluft- bzw. der Hubluftkammer (6, 7) des Pneumatikkolbens (5) ausgehen und getrennt zu den einzelnen Belastungsluft-Ventilkörpern (24-) bzw. Hubluft-Ventilkörpern (26) führen.

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