DE3001606C2 - Einrichtung zur Notbetätigung eines Ventils mittels eines Kraftspeichers - Google Patents

Description

a) die Richtung der Einwirkung des Kraftspeichers auf das Ventil ist dadurch umkehrbar, daß die Kraftspeicherfeder (48) auf die Ventilstange (7; 13) über eine die Ventilstange umgebende Umstellhülse (71) wirkt, die mittels eines Innengewindes (72) auf einem Außengewinde (73) der Ventilstange (7) hoch- und niederschraubbar ist, zum wahlweisen Abstützen des einen oder des anderen Federtellers (49 bzw. 50) der Kraftspeicherfeder (48) auf dem einen oder auf dem anderen Anschlagflansch (74 bzw. 75) der Umstellhülse (71),

b) der obere und untere Auslösepunkt des Sieherungssignals zur Entriegelung des Kraftspeichers (48) ist einstellbar, indem die Anschlagkörper (38, 39) auf der Auslösestange (37) axial verstellbar, z. B. auf einem Gewinde (58) derselben verschraubbar sind.

2. Notbetätigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungssignal von einem Druckkraftwandler auf die Sperrvorrichtung übertragen wird, welcher aus dem Arbeitskörper (31) eines Sicherheitstcmperaturfühlers (26) besteht.

3. Notbetätigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagkörper (38,39) mit Schrägflächen versehen sind, die mit entsprechenden Schrägflächen eines am Ende eines Hebelarmes (41) zwischen den Anschlagkörpern angeordneten Doppelkegels (40) zusammenarbeiten.

4. Notbetätigungseinrichtung nach einem oder mehreren der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrvorrichtung des Kraftspeichers (48) aus einem verschwenkbaren Winkelhebel (41,42) besteht, dessen einer Schenkel (42) mit einem Sperrhaken (44) in eine Nut (45) einer Sperrscheibe (46) eingreift, welche an der Ventilstange (7) vorgesehen ist, und dessen anderer Schenkel (41) mit den Anschlagkörpern (38,39) der Auslösestange (37) zusammenarbeitet.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Notbetätigung eines Ventils mittels eines im Notfalle durch ein Sicherungssignal auslösbaren, ζ. Β. von einer Feder gebildeten Kraftspeichers, dessen Verriegelung in gespanntem Zustand durch das Speirorgan einer mechanischen Sperrvorrichtung verriegelt ist und in der Sperrpcsition ohne Einwirkung auf die Ventilstange des Ventils ist, während bei Entriegelung des Kraftspeichers durch eine das Sicherungssignal bildende Kraft der Kraftspeicher die Ventilstange des Ventils verstellt, wobei die Sperrvorrichtung sowohl durch ein steigendes als auch durch ein fallendes Sicherungssignal auslösbar ist, indem ein Auslöseglied zwischen zwei mit Abstand voneinander angeordneten Anschlagkörpern vorgesehen ist, die auf einer von der Kraft des Sicherungssignals verschiebbaren Auslösestange befestigt sind.
Diese Einrichtung geht von folgendem Stand der Technik aus:

Die DE-PS 24 56 906 beschreibt einen thermostatisch gesteuerten Regler ohne Hilfsenergie mit einem verriegelbaren Kraftspeicher, dessen Verriegelung sowohl bei

Überschreitung einer vorgebbaren maximalen Druckgröße als auch bei Unterschreitung einer vorgebbaren minimalen Druckgröße gelöst wird. Dies geschieht mit Hilfe von Schrägflächen, die mit gegenseitigem Abstand an einem Steuerglied angeordnet und durch einen sich in zwei Stellrichtungen bewegenden Arbeitsstift gesteuert werden. Eine Verstellung der Auslösepunkte ist hierbei nicht möglich. Auch ist dort eine Umstellung der Wirkrichtung der Kraftspeicherfeder auf das Ventil nicht vorgesehen.

Aus der US-PS 15 18 586 ist eine Sicherungseinrichtung für ein Ventil an Dampfturbinen od. dgl. bekannt, dessen Ventilkegel normalerweise von Hand mittels eines Handrades betätigt wird. Es ist auch ein im Notfall durch ein Sicherungssignal auslösbarer Kraftspeicher vorhanden, dessen Verriegelung durch die Nase eines Hebels ausgelöst wird, aber nur dann, wenn sich der Hebel im Uhrzeigersinn dreht. Sollte er sich entgegen dem Uhrzeigersinn drehen, dann erfolgt keinerlei Auslösung der Verriegelung.

Das DE-GM 17 75 450 zeigt ein durckmittelbetätigtes Stellorgan für ferngesteuerte Ver.tile, bei welchen der Ventilbtjtätigungsschaft in einer Richtung von einer ihm umgebenden Schraubenfeder, in entgegengesetzter Richtung von einer Membran bewegt wird. Es handelt sich nicht um ein Notschlußventil. Zwar ist die Möglichkeit gegeben, die Schraubenfeder umzustellen, wenn die Federwirkung entgegengesetzt gerichtet werden soll. Jedoch dient diese Einrichtung nur zu einer Umkehrung der Betätigungsrichtung des Ventils durch.die Membrane.

Bei der DE-AS 10 07 135 handelt es sich zwar auch um ein Notschlußventil mit einer in Abhängigkeit von einer Zustandsgröße auslösbaren Sicherung mit einem bei Überschreitung oder Unterschreitung der zu sichernden Zustandsgröße aus seinem Eingriff in die Rast einer Ventilstange austretenden Riegel. Aber dieser Riegel arbeitet nur dann, wenn sein Betätigungshebel entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird. Auch ist eine Umkehrung der Richtung der Einwirkung einer Fe-

bo der auf die Ventilstange wahlweise von Notschließung auf Notöffnung hier nicht möglich.

Bei dem Notschlußventil gemäß der US-PS 30 82 785 ist zwar auch eine Kraftspeicherfeder vorgesehen, die aber durch den Auslöseriegel nur in einer Richtung gesperrt wird. Wenn eine Betätigung des Riegels in entgegengesetzter Richtung vorgenommen werden sollte, wird keinerlei Auslösung der Kraftspeicherfeder erreicht.

Die bisher bekannten Notbetätigungseinrichtur.gen müssen jeweils den vorhandenen Verhältnissen und Arbeitsbedingungen angepaßt werden, wobei außerdem gewährleistet sein muß, daß die jeweiligen Gefahrensignale möglichst ohne komplizierte Hilfsrrdttel die gewünschte Notbetätigung bewirken. Gefährliche Betriebszustände können z. B. durch eine übermäßige Drucksteigerung, durch eine zu hohe Temperatursteigerung oder auch durch einen Rohrbruch entstehen. Als Gefahrensignal kann hierbei meistens ein durch einen Druck dargestelltes Signal auftreten, wobei es sich z. B. um den Zustandsdruck eines zu sichernden Fluids oder um einen Druck handelt, der durch eine Temperatursteigerung an dem Überwachungsort erzeugt wird, wie dies z. B. bei Verwendung von Flüssigkeitsausdehnungs-, Verdampfungs- und Gasthermostaten vorkommt. Außerdem ist bei der bekannten Einrichtung die Größe der Gefahrensignale nicht einstellbar. Dies hat den Nachteil, daß die Sperreinrichtung bei schwingenden Regelkreisen unter Umständen dauernd den Kraftspeicher auslöst.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine universell anwendbare Notbetätigungseinrichtung zu schaffen, welche auf einfache Weise mit mechanischen Mitteln in allen Fällen stets zuverlässig arbeitet und je nach Bedarf für den Einzelfall ohne Schwierigkeiten oder Demontagenotwendigkeit eingestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Vereinigung folgender Merkmale gelöst:

a) die Richtung der Einwirkung des Kraftspeichers auf das Ventil ist dadurch umkehrbar, daß die Kraftspeicherfeder auf die Ventilstange über eine die Ventilstange umgebende Umstellhülse wirkt, die mittels eines Innengewindes auf einem Außengewinde der Ventilstange hoch- und niederschraubbar ist, zum wahlweisen Abstützen des einen oder des anderen Federtellers der Kraftspeicherfeder auf dem einen oder auf dem anderen Anschlagflansch der Umsteiihüise,

b) der obere und untere Auslösepunkt des Sicherungssignals zur Entriegelung des Kraftspeichers ist einstellbar, indem die Anschlagkörper auf der Auslösestange axial verstellbar, z. B. auf einem Gewinde derselben verschraubbar sind.

Der durch die Erfindung erziehe technische Fortschritt wird darin erblickt, daß für die vier möglichen Sicherungsfälle (schließende Ventile oder öffnende Ventile in Kombination mit Unterschreitung oder Überschreitung des Signalwertes) an Stelle von vier Einzweckventilen ein einziges Universalventil tritt. Dies kann zu erheblichen wirtschaftlichen Vorteilen, z. B. für die Betreiber einer Fernheizung führen. Diese müssen s> eine gewisse Menge von Reparaturgeräten in ihren Lagern halten, um jeden Reparaturfall ihrer Wärmeabnehmer in kürzester Zeit reparieren zu können, denn während der Reparatur fällt die Heizung aus. Bei gleicher Ausfallwahrscheinlichkeit der Sicherungsventile im to Fernheizungsnetz ist die vom Netzbetreiber vorrätig zu haltende Ventilmenge bei Anwendung der Erfindung etwa nur ein Viertel derjenigen, die bei konventionellen Ein/weckventilen notwendig ist. Die Einstellharkeit der '.mteren lind tier oberen AuslosunsjSL'rcii/c iiai den Vor- 1-,-, den, ohne daß andererseits die Sicherungsgrenzen unnütz weit auseinanderliegen.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht.

F i g. 1 zeigt im Längsschnitt und teilweise in Seitenansicht ein Notschlußventil in geöffnetem Zustand mit in Abhängigkeit von einer beliebigen Zustandsgröße arbeitender Auslösung.

Fig.2 zeigt ein Notöffnungsventil entsprechend F i g. 1 in geschlossenem Zustand, und

F i g. 3 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Auslösung eines Notschlußventils nach F i g. 1 oder 2_durch einen Schwimmer.

Gemäß Fig. 1 und 2 besteht das Notschlußventil für einen Temperaturregler aus einem Ventilgehäuse 1 mit einem Eintrittsstutzen 2, einem Austrittsstutzen 3 und einem die mittlere Ventildurchgangsöffnung 4 umgebenden Ventilsitz 5. Mit dem Ventilsitz 5 arbeitet ein Ventilkegel oder -teller 6 zusammen, welcher am oberen Ende einer axial verstellbaren Ventilstange 7 befestigt ist.

Eine Kraftspeicherfeder 48 ist hier zwischen zwei Federtellern 49 und 50 eingespannt. Der Rahmen bzw. das Gehäuse 12 des Kraftspeichers 48 hat einen unteren Ringvorsprung 53 und einen oberen Ringvorsprung 54, auf denen sich die Federteller 49 bzw. 50 wahlweise je nach der gewünschten Kraftrichtung der Kraftspeicherfeder 48 abstützen können. Zwischen der Kraftspeicherfeder 48 und der Ventilstange 7 ist konzentrisch zu dieüen Teilen eine Umstellhülse 71 angeordnet, welche mittels ihres Innengewindes 72 auf einem Außengewinde 73 der Ventilstange 7 hoch- und niederschraubbar ist. Die Umstellhülse 71 trägt einen unteren Anschlagflansch 74 und einen oberen Anschlagflansch 75, auf denen sich die Federteller 49 bzw. 50 ebenfalls wahlweise je nach der gewünschten Kraftrichtung der Kraftspeicherfeder 48 abstützen können, und zwar abwechselnd mit dem unteren Ringvorsprung 53 bzw. mit dem oberen Ringvorsprung 54.

Beim Erreichen bzw. Überschreiten der Sicherungsgrenze einer Zustandsgröße soll nun dieses Ventil als Notschlußventil (oder gegebenenfalls auch als Notöffnungsventil) arbeiten. Bei dem in F i g. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Zustandsgröße von der an einer bestimmten Stelle herrschenden Temperatur gebildet; sie könnte aber selbstverständlich aus einer Druckgröße oder aus einer beliebigen sonstigen Signalgröße bestehen.

Im vorliegenden Falle kann zur Überwachung der Sicherheitstemperaturgrenze ein besonderer, mit einer Ausdehnungsflüssigkeit gefüllter Sicherheitstemperaturfühler vorgesehen sein, dessen Innenraum durch ein Kapillarrohr 28 mit dem Innenraum 29 des Arbeitsbalges 30 eines Arbeitskörpers 31 in Verbindung steht.

Der bewegliche Balgboden 35 des Arbeitsbalges 30 dient als Federteller für eine Feder 36. deren anderes Ende sich an der inneren Stirnwand des Arbeitskörpers 31 abstützt. An dem Balgboden 35 ist eine Auslösestange 37 befestigt, die auf ihrem äußeren Ende zwei einander mit Abstand gegenüberliegende Anschlagkörper 38, 39 trägt. Zwischen die inneren Schrägflächen der Anschlagkörper 38, 39 greift ein mit entsprechenden Schrägfliichen versehener Doppelkegel 40. der am freien Ijide des aul.ieren Hebelarmes 41 eines um einen i)i\'ipimki 43 \ erschw Liikbaren Winkelhebels 4i, 42

Sperrstellung in die Nut 45 einer Sperrscheibe 46 eingreift. Die Sperrscheibe 46 ist am unteren Ende der Ventilstange 7 befestigt. Schließlich ist am Kraftspeichergehäuse 12 noch ein um einen Zapfen 55 drehbarer Handhebel 56 gelagert, dessen inneres Ende 57 in die Nut 45 der Sperrscheibe 46 eingreift, und mit dessen Hilfe die Ventilstange 7 entgegen der Wirkung der Kraftspeicherfeder 43 in ihre Sperrstellung zurückgezogen werden kann. Durch die Anordnung des Doppelkegels 40 zwischen den beiden Anschlagkörpern 38 und 39 wird erreicht, daß die Verriegelung der Kraftspeicherfeder 48 entweder bei Überschreitung oder bei Unterschreitung des zu sichernden Zustandes, beispielsweise der kritischen Sicherheitsttmperatur ausgelöst werden kann. Wenn sich die beiden Anschlagkörper 38 und 39 in unmittelbarem oder wenigstens sehr nahem Kontakt mit dem Doppelkegel 40 befinden, dann erfolgt die Auslösung der Verriegelung praktisch sofort bei Überschreitung oder Unterschreitung des genannten Zustandes. Will man den Zeitpunkt der Auslösung im einen oder anderen Sinne verändern, insbesondere verzögern, muß man die Lage der Anschlagkörper 38,39 z. B. ihren gegenseitigen Abstand verändern. Dies wird auf sehr einfache Weise dadurch erreicht, daß die Anschlagkörper 38,39 auf der Stange 37 in Längsrichtung der letzteren verschoben und festgestellt werden.

Die vorstehend beschriebene Umstellvorrichtung arbeitet wie folgt: In der in Fig. 1 gezeigten Stellung ist das Ventil geöffnet. Der Federteller 49 liegt auf dem unteren Ringvorsprung 53 auf. Dagegen ist der Federteller 50 durch Herunterschrauben der Umstelihülse 71 auf dem Gewinde 73 der Ventilstange 7 mittels des oberen Anschlagflansches 75 der Umstellhülse 71 von dem oberen Ringvorsprung 54 nach unten gezogen, wobei die Kraftspeicherfeder 48 entsprechend stark gespannt wird. Dabei wird die Umstellhülse 71 mit der Ventilstange 7 durch den in den Einschnitt 45 der Sperrscheibc 46 eingreifenden Sperrhaken 44 des Winkelhebels 41, 42 festgehalten. Wenn nun der Arbeitskörper 31 in einem Gefahrenfalle über die Auslösevorrichtung den Sperrhaken 44 aus dem Einschnitt 45 herauszieht, wird die Ventilstange 7 mit der Umstellhülse 71 freigegeben. Die sich entspannende Kraftspeicherfeder 48 zieht dann die Ventilstange 7 nach oben, der Ventilkegel 6 legt sich gegen den Ventilsitz 5, und damit ist das Notschlußventil sofort abgeschlossen.

F i g. 2 zeigt den umgekehrten Wirkungsfall. Die Umstellhülse 71 ist durch Drehung der Ventilstange 7 über die Verschraubung 73, 72 in eine Stellung gebracht worden, bei der das Ventil normalerweise geschlossen ist, während es im Gefahrenfalle geöffnet werden soll. Dabei legt sich der obere Federteiier 50 gegen den oberen Ringvorsprung 54, und der untere Federteller 49 ist durch den unteren Anschlagflansch 74 der Umstellhülse 71 so weit nach oben gezogen, daß die Kraftspeicherfeder 48 kräftig gespannt ist. Wird nun im Gefahrenfalle die Ventilstange 7 mit der Umstellhülse 71 durch Lösung des Sperrhakens 44 aus der Nut 45 freigegeben, so drückt die Kraftspeicherfeder 48 die Umstellhülse 71 mitsamt der Ventiistange 7 und dem Ventilkegel 6 nach unten, so daß das Ventil sofort geöffnet wird. Das Gerät arbeitet in diesem Falle also als Notöffnungsventil.

In beiden Fällen kann die Ventilstange 7 mit dem Ventilkegel 6 mit Hilfe des Handhebels 56 in die verriegelte Stellung der Vorrichtung zurückgebracht werden, in welcher der Sperrhaken 44 wieder in die Nut 45 der Sperrscheibe 46 eingeschnappt ist

Die mechanische Energie zur Auslösung des Kraftspeichers kann auch von beliebigen anderen mechanischen oder sonstigen Zustandsgrößen beim Erreichen, Überschreiten oder Unterschreiten eines bestimmten Wertes oder einer bestimmten Stellung aufgebracht werden. Als Ausführungsbeispiel hierfür ist in Fig.3 eine Vorrichtung zur Sicherung eines bestimmten Flüssigkeitsstandes gezeigt. Die zu überwachende Flüssigkeit 59 möge sich in einem Gefäß 60 oder in einem Kanal, einer Leitung od. dgl. befinden. In die Flüssigkeit 59 taucht ein Schwimmer 61, der an einem Seil 62 hängt. Das Seil 62 läuft über eine im Punkt 63 drehbar gelagerte Rolle 64 od. dgl. und ist an seinem anderen Ende mit einem Gegengewicht 65 verbunden. Die Rolle 64 trägt einen Hebelarm 66, dessen gegabeltes Ende 67 um den Querstift 68 einer Stange 69 greift, welche in einem Gehäuse 70 verschiebbar gelagert ist. Die Stange 69 entspricht der Auslösestange 37 des Arbeitskörpers 3i der Auslösevorrichtung gemäli F i g. 2 und hat wie letzlere ein Ende mit einem Schraubengewinde 58, auf dem die Anschlagkörper 38, 39 verschraubbar sind. Diese arbeiten, wie vorstehend schon beschrieben, mit dem Doppelkegel 40 des in Fig. 3 nicht mehr dargestellten Auslöse-Winkelhebels 41, 42 zusammen. Beim Ansteigen oder Absinken des Niveaus der Flüssigkeit 59 hebt bzw. senkt sich der Schwimmer 61 und dreht den Hebelarm 66 mittels des Seiles 62 und der Rolle 64 im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn. Dementsprechend nimmt der Hebelarm 66 mittels der Gabel 67 und des Querstiftes 68 die Auslösestange 69 nach rechts oder nach links mit und bewirkt über die Anschlagkörper 38 bzw. 39 und den Doppelkegel 40 eine Verschwenkung des Winkelhebels 41, 42 und damit die Auslösung des vorgespannten Kraftspeichers. Auch hier kann die gewünschte Wirkungsrichtung (steigender oder fallender Flüssigkeitsstand) beim Einbau des Gerätes ausgewählt und bequem eingestellt werden.

Es kann jedoch sowohl die Wirkungsrichtung des Kraftspeichers als auch die Wirkungsrichtung des Sicherungssignals jederzeit auch noch beim Einbau ausgewählt werden. Dabei kann die Anordnung auch so getroffen werden, daß die Sperrvorrichtung ausgelöst werden kann, wenn die Größe des zu sichernden Zustandes in geringen oder auch in größeren Grenzen über- oder unterschritten wird. Eine solche Aufgabe kann sich z. B. stellen, wenn in einer Rohrleitung ein explosionsfähiges Gas unter leichtem Druck fließt und auf jeden Fall verhindert werden muß, daß dieses Gas einen zu hohen Druck annimmt, andererseits aber auch verhütet werden muß, daß der Druck in der Rohrleitung unter den atmosphärischen Druck sinkt, weil dann evtl. durch ein Leck atmosphärische Luft in die Rohrleitung eindringen kann und es darin zu einer Bildung eines explosionsfähigen Gemisches kommen kann. Damit ist aber nur ein Beispiel für zahlreiche sonstige Anwendungsmöglichkeiten genannt worden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Notbetätigung eines Ventils mittels eines im Notfalle durch ein Sicherungssignal auslösbaren, z. B. von einer Feder gebildeten Kraftspeichers, dessen Verriegelung in gespanntem Zustand durch das Sperrorgan einer mechanischen Sperrvorrichtung verriegelt ist und in der Sperrposition ohne Einwirkung auf die Ventilstange des Ventils ist, während bei Entriegelung des Kraftspeichers durch eine das Sicherungssignal bildende Kraft der Kraftspeicher die Ventilstange des Ventils verstellt, wobei die Sperrvorrichtung sowohl durch ein steigendes als auch durch ein fallendes Sicherungssignal auslösbar ist, indem ein Auslöseglied zwischen zwei mit Abstand voneinander angeordneten Anschlagkörpern vorgesehen ist, die auf einer von der Kraft des Sicherungssignals verschiebbaren Auslösestange befestigt sind, gekennzeichnet durch die Vereinigung folgender Merkmale: