DE2452562B2 - Druckueberwachungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Drucküberwachungseinrichtung mit einer beim Unterschreiten eines unteren Druckgrenzwertes ansprechenden Schaltvorrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Drucküberwachungseinrichtungen sind bekannt (Danfoss-Prospekt 17.3.02.03). Sie dienen insbesondere dazu, eine Anlage abzuschalten, wenn ein vorgegebener unterer Druckgrenzwert unterschritten wird. Ein Fehler an einer solchen Überwachungseinrichtung bildet keine direkte Gefahrenquelle.

Im Gegensatz dazu stehen Drucküberwachungseinrichtungen, die einen recht ähnlichen Aufbau mit Arbeitselement und entgegenwirkender Feder haben, deren Schaltvorrichtung aber beim Überschreiten eines oberen Druckgrenzwertes anspricht. Diese dienen insbesondere dazu, um die Anlage abzuschalten und dadurch einen infolge von Überdruck auftretenden Schaden zu verhindern. Diese Schutzfunktion ist bei einem Fehler an der Drucküberwachungseinrichtung nicht mehr zu erfüllen. Es ist daher bekannt (DT-AS 21 25 809), zwischen den Arbeitsbalg und die Atmosphäre einen Zusatzbalg od. dgl. zu schalten. Arbeitsbalg und Zusatzbalg bilden dann Wände eines geschlotsenen Schutzraums, in dem ein unterhalb des Umgebungsdrucks liegender Druck herrscht. Der Schutzraum hat

ίο eine ebenfalls auf das Schaltglied wirkende, wirksame Druckfläche, die größer ist als die wirksame Druckfläche des Arbeitselements und vom Druck im Schutzraum entgegen der Federkraft belastet ist. Bei einem solchen Aufbau wird die Schaltvorrichtung auch unabhängig vom oberen Druckgrenzwert betätigt, wenn ein Fehler auftritt, sei es daß das Arbeitselement leck wird, sei es, daß der Schutzraum leck wird.

Es ist ferner eine Dii'ferenzdrucküberwachungsvorrichtung bekannt (US-PS 30 74 435), bei der der Druck in einem Arbeitsbalg mit dem Druck in einem Bezugsbalg verglichen wird. Beide Balgen greifen, einander entgegenwirkend, an einem gemeinsamen Hebel an, der mit einer Anzeigevorrichtung verbunden ist. Diese läßt erkennen, ob der Druck im Arbeitsbalg größer, gleich oder kleiner als der Druck im Bezugsbalg ist. Beide Balgen sind je von einem Zusatzbalg umgeben, wobei die Balgen paarweise gemeinsame Stirnplatten haben. Die so entstehenden äußeren Schutzräume sind evakuiert und untereinander verbunden. Bei einem Leck an einem der Balgen treten zwar im Schutzraum höhere Drücke auf, diese ändern aber nicht die Anzeige der Differenzdrucküberwachungsvorrichtung.

Sodann gibt es einen Thermostaten (DT-PS 8 95 655), der mit einer Ausdehnungsflüssigkeit oder einer verdampfbaren Flüssigkeit versehen ist. Diese wirkt gegen den Druck einer Gasfeder, die durch ein unter Druck stehendes Gas in einem von zwei konzentrischen Balgen begrenzten Raum gebildet ist und wird von einer Schraubendruckfeder unterstützt. Bei einem Leck in einem der Balgen bewegt sich das Stellglied in die einer Übertemperatur entsprechende Endlage.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Durcküberwachungseinrichtung der eingangs beschriebenen Art anzugeben, die nicht nur beim Unterschreiten eines unteren Druckgrenzwertes, sondern auch zum Zweck der raschen Fehlererkennung sehr bald nach Eintritt eines Schadens am Pressostaten schaltet.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Kennzeichens des Anspruchs 1 gelöst.

Der Unterdruck im Schutzraum ergibt eine temperaturunabhängige, konstante Kraft, die sich beim Brechen des Arbeitsbalges oder des Zusatzbalges plötzlich erhöht und dadurch die Federkraft verstärkt, wodurch die Drucküberwachungseinrichtung schaltet, obwohl der Druck in der Anlage den unteren Grenzwert nicht unterschritten hat. Auf diese Weise kann ein Fehler dieser Drucküberwachungseinrichtung recht bald festgestellt werden. Insbesondere bei Fernbedienungsanlagen mit nur gelegentlicher Inspektion ist dies von Vorteil. Aber auch an in anderen Fällen ist das rasche Erkennen des Fehlers von Vorteil, beispielsweise dort, wo es störend wäre, wenn durch ein Leck im Pressostaten ein Teil der Anlagenfüllung nach außen dringen könnte.

ti? Das Merkmal des Anspruchs 2 ergibt eine einfache und platzsparende Konstruktion, bei der der Unterdruck im Schutzraum die beiden sich direkt oder indirekt aufeinander abstützenden Böden gegeneinan-

der zieht.

Mit den Merkmalen des Anspruchs 3 wird erreicht, daß eine Anlage nur innerhalb eines vorgeschriebenen Druckarbeitsbereichs betrieben wird. Darüber hinaus ist durch die Bemessung der wirksamen Druckfläche sichergestellt, daß die Drucküberwachungseinrichtung sofort schaltet, wenn einer der Balgen gebrochen ist. Es muß nicht erst abgewartet werden, bis der Druck in der Anlage auf einen bestimmten Wert angewachsen oder auf einen bestimmten Wert abgesunken ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert, in welchem der Abschnitt einer Kesselwand mit zwei Drucküberwachungseinrichtungen für die obere und untere Druckgrenze veranschaulicht ist. '5

In eine Wand 1 eines Kessels 2 einer Anlage, die ein unter Druck stehendes Medium enthält, ist eine erste Drucküberwachungseinrichtung 3 und eine zweite Drucküberwachungseinrichtung 4 eingesetzt.

Die Drucküberwachungseinrichtung 3 besitzt ein Gehäuse 5 mit einem durch die Wand 1 hindurchgeführten Stutzen 6, auf den eine Mutter 7 aufgeschraubt ist. Im Stutzen ist eine Verbindungsbohrung 8 vorgesehen, die zum Arbeitselement 9 führt. Das Arbeitselement ist durch das Gehäuse 5, einen fest damit verbundenen Deckel 10, einen Arbeitsbalg 11 und einen zugehörigen Boden 12 begrenzt. Der Boden 12 wirkt über ein Ausgangsstellglied 13 auf einen um einen Drehpunkt 14 schwenkbaren Hebel 15, der im Gegensinn durch eine Sollwertfeder 16 belastet ist, die sich an einem gehäusefesten, vorzugsweise verstellbaren Widerlager

17 abstützt. Das freie Ende des Hebels 15 wirkt auf einen Mikroschalter 18 mit in der Ruhestellung offenem Kontakt. Zwischen den Deckel 10 und den Boden 12 ist konzentrisch zum Arbeitsbalg 11, aber innerhalb davon, ein Zusatzbalg 19 mit einem zwischen dem Boden 12 und dem Ausgangsstellglied 13 angeordneten Boden 19a vorgesehen. Zwischen beiden Bälgen befindet sich ein Raum 20, in welchem normalerweise ein unterhalb des Umgebungsdrucks liegender Druck herrscht, wodurch die beiden Böden 12 und 19a gegeneinander gezogen werden.

Für das Arbeitselement 9 ergibt sich eine wirksame Druckfläche D1, für den Schutzraum 20 eine kleinere, durch die Differenz der Flächen der Böden 12 und 19a gebildete wirksame Druckfläche D2. Im Normalbetrieb steht die auf die Druckfläche D1 vom Druck im Arbeitselement 9 ausgeübte Kraft im Gleichgewicht mit der Kraft der Feder 16 plus der konstanten, temperaturunabhängigen, vergleichsweise kleinen Kraft, die infolge so des unter dem atmosphärischen Druck liegenden Drucks im Schutzraum 20 auf die Druckfläche D 2 ausgeübt wird, plus der Kraft, die vom atmosphärischen Druck auf die äußere Oberseite des Bodens 19a ausgeübt wird. Im Normalbetrieb ergibt sich eine Gleichgewichtslage, bei der der Stößel des Mikroschalters 18 eingedrückt und damit der Schaltkontakt geschlossen ist. Sinkt der Druck im Kessel 2 unter einen vorgegebenen Wert, öffnet der Mikroschalter 18 und setzt die gesamte Anlage außer Betrieb. fco

Der gleiche Effekt tritt ein, wenn der Arbeitsbalg 11 oder eine zugehörige Lötstelle bricht. Dann wirkt auch auf die Druckfläche D 2 der Kesseldruck. Infolgedessen steigt die in Richtung der Feder wirksame Kraft an, der Boden 12 bewegt sich nach unten und der Mikroschalter b >

18 öffnet.

Wenn der Zusatzbalg 19 bricht, wirkt auf die gesamte Oberseite des gemeinsamen Sodens 12 der atmosphärische Druck. Auch in diesen; Fall ist die in Richtung der Feder 16 wirkende Kraft so groß, daß der Mikroschalter 18 abgeschaltet wird.

Lediglich wenn im Kessel 2 ein sehr hoher Druck herrschen würde, könnte es geschehen, daß die erstrebte Abschaltung nicht sofort erfolgt, sondern erst, wenn der Druck im Kessel 2, allerdings noch innerhalb des normalen Arbeitsbereichs, etwas abgesunken ist. Dies ist in der Regel zulässig. Ausschließen kann man diesen Fall aber dadurch, daß man die Größenverhältnisse der Druckflächen DX und D 2 mit Bezug auf den zu überwachenden Druckbereich so wählt, daß der Druck, der notwendig wäre, um bei einem Brechen des Zusatzbalges 19 ein Ansprechen der Drucküberwachungseinrichtung 3 zu verhindern, eine solche Größe hat, daß bei ihm zwangsläufig schon die andere Drucküberwachungseinrichtung 4 angesprochen hätte.

Diese Drucküberwachungseinrichtung 4 hat wiederum ein Gehäuse 21 mit einem Stutzen 22, der mit einer Mutter 23 versehen ist, sowie eine Verbindungsbohrung 24 aufweist, die zu einem Arbeitselement 25 führt. Letzteres ist durch das Gehäuse 21, einen fest damit verbundenen Deckel 26, einen Arbeitsbalg 27 und dessen Boden 28 begrenzt. Ein Schutzraum 29 wird durch das Gehäuse 21 mit dessen Flansch 30, einen Zusatzbalg 31 und den zugehörigen Boden 32 begrenzt. Letzterer ist mit einem Ausgangsstellglied 33 fest verbunden, das auf dem Boden 28 lediglich aufsitzt. Dieses Ausgangsstellglied 33 wirkt auf einen um einen Drehpunkt 34 schwenkbaren Hebel 35, auf den im Gegensinn eine Sollwertfeder 36 wirkt, die sich an einem verstellbaren Widerlager 37 abstützt. Der Hebel betätigt einen Mikroschalter 38, der einen im Ruhezustand geschlossenen Kontakt hat und mit dem Mikroschalter 18 in Reihe liegt.

Hier ist dem Arbeitselement 25 eine Druckfläche D3 und dem Schutzraum eine wesentlich größere Druckfläche D4 zugeordnet. Im Normalbetrieb steht die Kraft, die vom Druck im Arbeitselement 25 auf die Druckfläche D3 ausgeübt wird, plus die Kraft, die vom unter dem Umgebungsdruck liegenden Druck im Schutzraum 29 auf die Differenz der Druckflächen D4 — D3 ausgeübt wird, im Gleichgewicht mit der Kraft, welche durch die Feder 36 ausgeübt wird und mit der Kraft, welche der Umgebungsdruck auf die Druckfläche D 4 ausübt. Sobald der Druck im Kessel 2 einen vorgegebenen Druckgrenzwert überschreitet, schaltet der Mikroschalter 38 die Stromzufuhr zur Anlage ab.

Der gleiche Effekt tritt ein, wenn der Arbeitsbalg 27 oder eine zugehörige Lötstelle bricht. Dann wirkt nämlich der Kesseldruck 2 auf die gesamte Druckfläche D4, wodurch das Ausgangsstellglied 33 nach oben bewegt wird.

Wenn der Zusatzbalg 31 bricht, wirkt zu beiden Seiten des Bodens 32 der atmosphärische Druck, so daß der Druck auf die Druckfläche D 3 die Federkraft überwindet.

Auch hierbei könnte es sein, daß bei zu niedrigem Druck im Kessel 2 das Abschalten des Mikroschalters 38 nicht sofort erfolgt, sondern ersi dann, wenn der Druck, noch innerhalb seines normalen Arbeitsbereichs, ansteigt. Dies ist in der Regel zulässig. Ausschließen kann man dies jedoch durch eine entsprechende Bemessung der Druckflächen D3 und D 4 derart, daß dann, wenn der Druck im Arbeitselement 25 nicht mehr ausreichen sollte, bei gebrochenem Zusatzbalg 31 den Mikroschalter 38 zu betätigen, die andere Drucküberwachungseinrichtung 3 wegen Unterschreiten des unteren Druck-

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grenzwerts bereits angesprochen hätte. verbunden sein. Es ist auch möglich, die Bälge durch

Die Drucküberwachungseinrichtung 3 kann auch Membranen zu ersetzen.

anders aufgebaut sein. Beispielsweise kann der Zusatz- Statt der Böden 12 und 19a kann auch ein

balg 19 vom Deckel 3 nach oben gehen und der Boden gemeinsamer Boden verwendet werden,

dieses Zusatzbalges dort mit dem Ausgangsstellglied 13 5

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Drucküberwachungseinrichtung mit einer beim Unterschreiten eines unteren Druckgrenzwertes ansprechenden Schaltvorrichtung, die ein an eine Anlage anzuschließendes Arbeitselement, das eine durch einen Arbeitsbalg od. dgl. definierte Druckfläche hat, eine dem Druck im Arbeitselement entgegenwirkende Feder und ein in Abhängigkeit von einer Verlagerung der Druckfläche des Arbeitselements ansprechendes Schaltglied aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Arbeitsbalg (11) und die Atmosphäre ein Zusatzbalg (19) od. dgl. geschaltet ist, daß Arbeitsbalg und Zusatzbalg Wände eines geschlossenen Schutzraums (20) bilden, in dem ein unterhalb des Umgebungsdrucks liegender Druck herrscht, und daß der Schutzraum eine ebenfalls auf das Schaltglied (18) wirkende, wirksame Druckfläche (Di) hat, die kleiner ist als die wirksame Druckfläche (D2) des Arbeitselements (9) und vom Druck im Schutzraum in Richtung der Federkraft belastet ist.

2. Drucküberwachungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzbalg (19) konzentrisch innerhalb des Arbeitsbalgs (11) angeordnet ist und sich sein Boden (^a^auf dem Boden (12) des Arbeitsbalgs abzustützen vermag.

3. Drucküberwachungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine beim Überschreiten eines vorgegebenen oberen Druckgrenzwertes ansprechende zweite Schaltvorrichtung (4) vorgesehen ist, deren Aufbau bezüglich Arbeitsbalg (27), Zusatzbalg (31), Schutzraum (29), Feder (36) und Schaltglied (38) demjenigen der ersten Schaltvorrichtung (3) entspricht, bei dem aber die wirksame Druckfläche (D 4) des Schutzraumes größer ist als die wirksame Druckfläche (D 3) des Arbeitselements (25) und vom Druck im Schutzraum entgegen der Federkraft belastet ist und daß die wirksamen Druckflächen (D 1, D2; D3, D4) mindestens einer Schaltvorrichtung (3, 4) mit Bezug auf den Druckgrenzwert der anderen Schaltvorrichtung so bemessen sind, daß die dem Normalbetrieb entsprechende Stellung bei unter Umgebungsdruck stehendem Schutzraum (20, 29) einen Anlagendruck erfordert, der jenseits des Druckgrenzwerts der anderen Schaltvorrichtung liegt.