DE3024545C2

DE3024545C2 - Vorrichtung zum Absperren und Belüften einer Rohrleitung

Info

Publication number: DE3024545C2
Application number: DE19803024545
Authority: DE
Inventors: Jürgen Dipl.-Ing. 7102 Weinsberg Bälz
Original assignee: Schubert und Salzer Maschinenfabrik AG
Current assignee: Schubert und Salzer GmbH
Priority date: 1980-06-28
Filing date: 1980-06-28
Publication date: 1982-06-03
Also published as: DE3024545A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Absperren und Belüften einer Rohrleitung, in welcher, von der Mediumzuführseite aus gesehen, hintereinander eine Absperreinrichtung und eine Zulufteinrichtung mit individuellen Verschlußstücken vorgesehen sind (US-PS 27 598).

Derartige Vorrichtungen werden überall dort eingesetzt, wo die Gefahr besteht, daß verunreinigtes Wasser über einen Leitungsanschluß in das Trinkwasserleitungsnetz gedrückt oder rückgesaugt werden kann. Ein weiteres Einsatzgebiet ist der Schutz von Leitungen, die Chemikalien zu Reaktionsgefäßen führen, wobei die Leitungen durch derartige Absperrvorrichtungen bei überhöhtem Druck im Reaktionsgefäß geschlossen werden.

Bekannte Vorrichtungen zum Absperren und Belüften einer Rohrleitung (DE-OS 27 59 174, DE-AS 50 933) weisen ein Schaltorgan auf, das gleichzeitig die Funktion der Absperremrichtung und des Rohrbelüfters übernimmt. Dies bedingt jedoch einen komplizierten Aufbau des Rohrunterbrechers, so daß Teile anderer Armaturen hierfür nicht Anwendung finden können. Hieraus resultieren hohe Kosten in der Fertigung und in der Lagerhaltung.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zum Absperren und Belüften einer Rohrleitung zu schaffen, die bei zuverlässiger Funktion einfach aufgebaut und kostengünstig zu fertigen ist

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß den individuellen Verschlußstücken der Absperreinrichtung und der Zulufteinrichtung eine gemeinsame Antriebseinheit zugeordnet ist, über welche die Verschlußstücke der Absperreinrichtung und der Zulufteinrichtung miteinander derart gekoppelt und zwangsgesteuert sind, daß die Zulufteinrichtung dann geöffnet ist, wenn die Absperreinrichtung geschlossen ist, und umgekehrt Dadurch, daß die Absperreinrichtung und die Zulufteinrichtung separate Verschlußstükke aufweisen, die dann in für Ventile üblicher Weise mit Ventilsitzen oder Dichtungen zusammenarbeiten, können aus der Massenfertigung Verschlußstücke Anwendung finden, die auch in einer Vielzahl anderer Ventile Anwendung finden können. Als Antriebseinheit kann ebenfalls eine solche Antriebseinheit vorgesehen werden, die auch bei zahlreichen anderen, von außen steuerbaren Ventilen eingesetzt werden. Eine solche Antriebseinheit kann auf diese Weise nicht nur, wie dies bei den bisher bekannten Vorrichtungen zum Absperren und Belüften einer Rohrleitung alleine möglich ist, vom zu steuernden Medium in Abhängigkeit von dessen Druck gesteuert werden, sondern es ist auch möglich, die Vorrichtung in Abhängigkeit von anderen Parametern zu steuern. Der Erfindungsgegenstand ist somit auch vielseitiger einsetzbar als die bekannten Vorrichtungen. Außerdem ermöglicht die Antriebseinheit in bekannter Weise eine Sichtkontrolle der jeweiligen Betriebsstellung des Rohrunterbrechers.

Der gesamte Aufbau der Vorrichtung zum Absperren und Belüften einer Rohrleitung ist übersichtlich, einfach und in einer Art Baukastensystem durchgeführt. Nur wenige Teile müssen speziell für diese Vorrichtung gefertigt werden. Durch die auf diese Weise erreichte größere Stückzahl der meisten Einzelteile ist insgesamt eine kostengünstigere Fertigung möglich.

In vorteilhafter Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes ist der Zulufteinrichtung ein nur über einen bestimmten Hubbereich wirksamer Anschlag zugeordnet, der bei einer Hubbewegung der Antriebseinheit so lange ein öffnen der Zulufteinrichtung verhindert, bis das Verschlußstück der Absperreinrichtung seine Schließstellung erreicht hat, und erst dann ein öffnen der Zulufteinrichtung zuläßt. Der der Zulufteinrichtung zugeordnete, nur über einen bestimmten Hubbereich wirksame Anschlag bewirkt, daß beim Unterbrechen jo des Mediumflusses zunächst das Verschlußstück der Zulufteinrichtung in seiner Schließstellung bleibt, bis das Verschlußstück der Absperreinrichtung seine Schließstellung erreicht. Erst wenn das Verschlußstück der Absperreinrichtung seine Schließstellung erreicht hat, beginnt das Verschlußstück der Zulufteinrichtung seine Bewegung in die Belül'tersteüung. Trotz dieser zeitlich genau aufeinander abgestimmten Vorgänge des Schließens und des öffnens der Absperreinrichtung und der Zulufteinrichtung ist dieses Ziel mit sehr einfachen Mitteln erreichbar. Da bei erneuter Freigabe des Mediumflusses der Bewegungsablauf exakt in umgekehrter Reihenfolge abläuft, ist auch hier stets ein genau abgestimmter Verlauf des Schließens und Öffnens der Zulufteinrichtung und der Absperreinrichtung gewährleistet. In jedem Fall ist stets eine Übergangsphase vorgesehen, in der sowohl Absperreinrichtung als auch Zulufteinrichtung gleichzeitig geschlossen sind, um ein Austreten des zu steuernden Mediums aus der Vorrichtung zu vermeiden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung des Erfindungsgegenstandes ist der nur über einen bestimmten Hubbereich wirksame Anschlag als ein erstes elastisches Element ausgebildet welches das Verschlußstück der Zulufteinrichtung in Schließrichtung beaufschlagt während das Verschlußstück der Absperreinrichtung durch ein zweites elastisches Element in Öffnungsrichtung beaufschlagt ist, wobei die Wirkung des ersten elastischen Elementes gegenüber jener des zweiten elastischen Elementes prädominant ist Eine solche Ausbildung des Erfindungsgegenstandes ermöglicht eine kompakte und einfache Bauweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Das Prädominieren der Wirkung dieses ersten elastischen Elementes wird durch Vorherrschen des von ihm ausgeübten Momentes gegenüber dem vom zweiten elastischen Element ausgeübten Moment. Auf besonders einfache und sichere Weise wird dieses Prädominieren erreicht, wenn das den steuerbaren Anschlag bildende elastische Element der Zulufteinrichtung eine wesentlich stärkere Stellkraft besitzt als das elastische Element der Absperreinrichtung.

Gemäß einer besonders einfachen Ausführung des Gegenstandes der vorliegenden Erfindung stehen die Verschlußstücke der Absperreinrichtung und der Zulufteinrichtung über ein als Waagehebel ausgebildetes Kopplungsglied mit der Antriebseinheit in Verbindung, wobei mit einem Ende des Waagehebels das Verschlußstück der Zulufteinrichtung zusammenwirkt. Aus Fertigungs- und Platzgründen ist es dabei vorteilhaft, wenn der Waagehebel zwischen seinen Verbindungsstellen mit den Verschlußstücken der Absperreinrichtung und der Zulufteinrichtung mit der Antriebseinheit in Verbindung steht wobei der Waagehebel vorzugsweise mittig mit der Antriebseinheit verbunden ist.

Um separate stationäre Anschläge für die elastischen Elemente der Absperreinrichtung und/oder der Zulufteinrichtung einsparen zu können, dient zweckmäßigerweise die dem Verschlußstück abgewandte Seite eines das Verschlußstück aufnehmenden Führungszylinders als Anschlag für das zweite elastische Element und/oder des den nur über einen bestimmten Hubbereich wirksamen Anschlag bildenden ersten elastischen Elementes.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung des Erfindungsgegenstandes ist das Verschlußstück der Absperreinrichtung und/oder der Zulufteinrichtung dichtend in einem Führungszylinder angeordnet.

Um einen Druckausgleich zwischen den beiden Seiten des Verschlußstückes der Absperreinrichtung zu erzielen, so daß das Verschlußstück druckentlastet arbeitet, ist dieses Verschlußstück über eine dichtend durch den Boden des Führungszylinders geführte Schubstange mit dem Kopplungsglied verbunden und weist eine Überströmbohrung auf. Demselben Ziel dient dte Maßnahme, daß das Verschlußstück der Zulufteinrichtung einen Kolben aufweist, der sich auf der dem Abdichtelement des Verschlußstückes gegenüberliegenden Seite des Mediumweges befindet, wobei die dem Mediumdruck ausgesetzten Oberflächen des Abdichtelementes und des Kolbens im wesentlichen gleich groß sind.

Wenn die Steuerung des Rohrbelüfters alleine in Abhängigkeit vom Druck des zu steuernden Mediums erfolgen soll, so ist gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung die Antriebseinheit in der einen Hubrichtung

durch das zu steuernde Medium beaufschlagbar, während für die Rückstellung in die Grundstellung ein elastisches Rückstellelement vorgesehen ist, wobei bei N ichtbcaufschlagung der Antriebseinheit durch das Medium die Absperreinrichtung die Schließstellung und die Zulufteinrichtung die Belüfterstellung einnehmen.

Um auf vorteilhafte Weise eine rasche Entleerung einer Antriebseinheit, deren Druckraum durch das Steuermedium beaufschlagbar ist, zu erzielen, ist gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung in der Leitung, über welche dem Druckraum der Arbeitseinheit das Steuermedium zugeführt wird, eine Umschallvorrichtung angeordnet, die in Abhängigkeit vom Druck auf der Mediumzuführseite der Vorrichtung zum Absperren und Belüften einer Rohrleitung steuerbar ist und in einer ersten Stellung den Zufluß des Steuermediums in den Druckraum freigibt und in einer zweiten Stellung den Druckraum mit einer Entleeröffnung verbindet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen erfindungsgemäß ausgebildeten Rohrunterbrecher bei freigegebenem Durchfluß;

Fig. 2 den in Fig. 1 gezeigten Rohrunterbrecher in einer Zwischenstellung;

F i g. 3 den in F i g. 1 gezeigten Rohrunterbrecher bei unterbrochenem Durchfluß;

F i g. 4 eine andere Ausbildung des Erfindungsgegenstandes; und

F i g. 5 eine weitere Ausbildung des Erfindungsgegenstandes mit einem hydraulisch oder pneumatischen Übertragungsglied.

Zunächst soll die in den F i g. 1 bis 3 gezeigte Ausführung der Vorrichtung zum Absperren und Belüften einer Rohrleitung erläutert werden. Dieser weist ein Gehäuse 1 auf mit einer Absperreinrichtung 2 und einer Zulufteinrichtung 3, eine Antriebseinheit 4, ein Kopplungsglied S zwischen der Antriebseinheit 4 und der Absperreinrichtung 2 einerseits und der Zulufteinrichtung 3 andererseits sowie eine Steuereinrichtung 6 für die Antriebseinheit 4.

Das Gehäuse 1 besitzt auf der einen Seite zum Anschluß an die Zulaufseitc der Rohrleitung einen Einlaufstutzen 10, der in einen die Absperreinrichtung 2 und die Zulufteinrichtung 3 tragenden Innenraum 11 einmündet, an den sich ein Auslaufstutzen 12 zum Anschluß an die Auslaufseite der Rohrleitung anschließt

Die Absperreinrichtung 2 weist einen mit dem Gehäuse 1 verbundenen Führungszylinder 13 auf, in dem ein als Ventilkegel 20 ausgebildetes Verschlußstück geführt ist Der Führungszylinder 13 trägt in einer Innenumfangsnut einen Dichtring 21, der den dem Gehäuse 1 abgewandten Innenraum 130 (F i g. 2 und 3) des Führungszylinders 13 gegenüber dem Innenraum 11 des Gehäuses 1 abdichtet Dem Ventilkegel 20 zugeordnet ist am Obergang vom Einlauf stutzen 10 zum Innenraum 11 des Gehäuses 1 ein Ventilsitz 14.

Die Zuhifteinrichtung 3 ist in der Durchflußrichtung (Pfefle 15) stromabwärts von der Absperreinrichtung 2 angeordnet und weist auf der Seite des Gehäuses 1, die dem Führungszylinder 13 gegenüberliegt eine Öffnung 16 auf, die auf der Gehäuseaußenseite von einem Sitz 17 umgeben ist. In der Durchfhißstelhmg der Vorrichtung zum Absperren und Belüften einer Rohrleitung Gegt an diesem Sitz 17 ein als Ventilteller 30 ausgebildetes Verschhißstück an, der über eine VentDstange 31 mit einem Kolben 32 verbunden ist Dieser Kolben 32 wird in einem Führngszlinder 18 geführt, der sich auf derselben Seite des Gehäuses 1 befindet wie der Führungszylinder 13. Der Führungszylinder 18 trägt ebenfalls in einer Innenumfangsnut einen Dichtring 33, der den dem Gehäuse 1 abgewandten Innenraum 180 (Fig.3) des Führungszylinders 18 gegenüber dem Innenraum 11 des Gehäuses 1 abdichtet.

In der gezeigten Ausführung besitzt die Antriebseinheit 4, die über eine Befestigungsvorrichtung 19 starr mit dem Gehäuse 1 verbunden ist, einen Zylinder 40,

ίο dessen Enden durch einen Boden 41 bzw. einen lösbaren Deckel 42 verschlossen sind. Im Zylinder 40 befindet sich ein Kolben 43, der auf seinem Außenumfang einen Dichtring 430 trägt. Mit dem Kolben 43 verbunden ist eine Kolbenstange 44. die durch eine Dichtung 45 durch

is den Deckel 42 des Zylinders 40 geführt und dort mit dem Kopplungsgüed 5 verbunden ist. Die Kolbenslange 44 ist in Richtung zum Boden 41 des Zylinders 40 verlängert und ragt je nach Stellung des Kolbens durch eine im Boden 41 vorgesehene öffnung 46 aus dem Zylinder 40 heraus. Zwischen dem Boden 41 und dem Kolben 43 befindet sich eine Rückstellfeder 47, die den Kolben 43 in Richtung zum Deckel 42 beaufschlagt.

Der zwischen Kolben 43 und Deckel 42 befindliche Druckraum 48 ist mit einer Steuervorrichtung 6

?s verbunden, über die der Druckraum 48 des Zylinders 40 mit einem Steuermedium beaufschlagt werden kann. Gemäß der gezeigten Ausführung besteht die Steuervorrichtung 6 aus einer Leitung 60, die den Druckraum 48 des Zylinders 40 mit dem Einlaufstutzen 10 des

)o Gehäuses I verbindet.

Das Kopplungsgüed 5 zwischen der Antriebseinheit 4 und der Absperreinrichtung 2 einerseits und der Zulufteinrichtung 3 andererseits weist einen Waagehebel 50 auf. dessen Drehpunkt 51 mit dem aus dem

j5 Deckel 42 des Zylinders 40 herausragenden Ende der Kolbenstange 44 verbunden ist Mit der einen Seite des Waagehebels 50 arbeitet eine Schubstange 52 für den Ventilkegel 20 der Absperreinrichtung 2 zusammen, während mit der anderen Seite des Waagehebels 50 eine Schubstange 53 des Ventilkegels 30 der Zulufteinrichtung 3 zusammenarbeitet. Ein als Rückstellfeder 23 bzw. 34 ausgebildetes elastisches Element stützt sich jeweils zwischen einem an der Schubstange 52 bzw. 53 gehaltenen Federteller 24 bzw. 35 und der Außenseite des Führungszylinder 13 bzw. 18 ab. Die Rückstellfeder 34 weist dabei eine stärkere Rückstellkraft auf als die Rückstellfeder 23.

Die im Aufbau beschriebene Vorrichtung zum Absperren und Belüften einer Rohrleitung arbeitet wie folgt:

F i g. 1 zeigt die Vorrichtung in einem Zustand, in dem der Druck im Einlaufstutzen 10 über der durch die Rückstellfeder 47 der Antriebseinheit voreingestellten Ansprechschwelle liegt Dabei hat sich der Kolben 43 gegen die Kraft der Rückstellfeder 47 nach oben bewegt, die Absperreinrichtung 2 ist geöffnet und die Zulufteinrichtung 3 ist geschlossen. Dieser Zustand wird durch die aus dem Boden 41 des Zylinders 40 heransragende Kolbenstange 44 angezeigt

Der Druck im Einlaufstutzen 10 soll nun, beispielsweise durch das Schließen eines weiter stromauf angeordneten, nicht dargestellten Absperrventils, abnehmen. Dadurch verringert sich über die Leitung 60 auch der Druck im Druckraum 48 der Antriebseinheit 4. Da die Rückstellfeder 47 stärker ist als die Rückstellfedern 23 und 34, bewegen sich dann der Kolben 43, die mh diesem verbundene Kolbenstange 44 und der Drehpunkt 51 des Waagehebeis 50 nach unten. Da die Rückstellfeder 34

stärker als die Rückstellfeder 23 ausgelegt ist, stützt sich die linke Seite des Waagehebels 50 auf der Schubstange 53 ab. Die Rückstellfeder 34 bildet somit einen nur über einen bestimmten Hubbereich wirksamen Anschlag für den Waagehebel 50. Daher bewegt sich nur die rechte Seite des Waagehebels 50 nach unten, bis der Ventilkegel 20 am Ventilsitz 14 anliegt und die Absperreinrichtung 2 dicht verschließt.

Dieser Zustand, in dem die Absperreinrichtung 2 den Durchfluß des zu steuernden Mediums bereits unterbindet, die Zulufteinrichtung 3 ihre Belüftungsstellung jedoch noch nicht eingenommen hat, ist in Fig.2 dargestellt.

Der Druck im Einlaufstutzen 10 und im Druckraum 48 soll nun noch weiter abnehmen, und der Drehpunkt 51 des Waagphebels 50 soll sich nnch weiter nach unten bewegen. Wie aus Fig. 2 zu ersehen, kann der Ventilkegel 20 und damit die Schubstange 52 dem auf den Waagehebel 50 ausgeübten Druck nicht mehr ausweichen, da der Ventilkegel 20 bereits auf dem Ventilsitz 14 aufsitzt. Die rechte Seite des Waagehebels 50 stützt sich daher jetzt auf der Schubstange 52 ab, und im weiteren Verlauf wird die Rückstellfeder 34 zusammengedrückt und der Ventilkegel 30 nach unten bewegt. Dadurch gibt der Ventilkegel 30 die Öffnung 16 frei. Dieser Zustand des Rohrunterbrechers, wenn die Absperreinrichtung 2 geschlossen ist und die Zulufteinrichtung 3 geöffnet ist, ist in Fig. 3 dargestellt. Auch dieser Zustand kann von außen an der Stellung der Kolbenstange 44 erkannt werden.

Wenn der Druck im Einlaufstutzen 10 wieder zunimmt, verläuft der beschriebene Vorgang in umgekehrter Richtung. Zuerst schließt dann die Zulufteinrichiung 3 und anschließend öffnet die Absperreinrichtung 2.

Obwohl der Zustand der Kolbenstange 44, evtl. mit einer nichtgezeigteri Anzeigeskala, den Zustand der Vorrichtung zum Absperren und Belüften einer Rohrleitung deutlich anzeigt, ist es natürlich auch möglich, eine solche Anzeigevorrichtung dem Waagehebel 50 zuzuordnen.

Bei der anhand der Fig.! bis 3 gezeigten Ausführung ist die der Zulufteinrichtung 3 zugeordnete Rückstellfeder 34 dadurch gegenüber der der Absperreinrichtung 2 zugeordneten Rückstellfeder 23 prädominant, daß bei symmetrischer Anlenkung der Ventilkegel 20 und 30 am Waagehebel 50 die Rückstellfeder 34 stärker ausgelegt ist als die Rückstellfeder 23. Der gleiche Zweck kann bei gleich starken Rückstellfedern 23 und 34 auch dadurch erreicht werden, daß die Hebelarme des Waagehebels 50 für die Anlenkung der Ventilkegel 20 und 30 unterschiedlich groß sind. Auf jeden Fall ist das Kopplungsglied 5 so auszulegen, daß die Rückstellfeder 34 so lange wie ein Anschlag wirkt und ein öffnen der Zulufteinrichtung 3 verhindert, bis sich der Ventilkegel 20 an seinen Ventilsitz 14 angelegt hat und nun selber als Anschlag für den Waagehebe] 50 wirkt Die Rückstellfeder 34 bildet somit einen nur über einen bestimmten Hubbereich wirksamen Anschlag.

In der gezeigten Ausführung ist im Boden 131 des Führungszylinders 13 eine Dichtung 132 angeordnet, durch welche hindurch die Schubstange 52 dichtend geführt ist. Zur Erzielung eines Druckausgleiches zwischen den beiden Seiten des Ventilkegels 20 weist dieser eine Oberströmbohrung 22 auf. Der Ventilkegel 20 arbeitet somit dirnckentlastet

Der Ventilkegel 30 der Zulufteinrichtung 3 ist in der gezeigten Ausführung über eine Ventilstange 31 mit

einem Kolben 32 verbunden, der sich in bezug auf den Mediumweg auf der anderen Seite des Gehäuses 1 befindet. Der Ventilkegel 30 und der Kolben 32, die zusammen das VerschluOstück der Zulufteinrichtung 3 bilden, weisen im wesentlichen gleich große Oberflächen auf, die dem Druck des Mediums ausgesetzt sind und somit einen Druckausgleich bewirken. Auch dieses Verschlußstück arbeitet somit druckentlastet.

Der Ventilkegel 20 bzw. 30 kann natürlich unterschiedlich ausgebildet sein. Im vorliegenden Fall wird als Ventilkegel auch ein Ventilteller oder anderes Verschlußstück verstanden, das durch eine Hubbewegung einen Sitz freigibt oder sich an diesen anlegt. Der Dichtring 21 bzw. 33 kann statt in der Innenwand des Führungszylinders 13 bzw. 18 auch am Ventilkegel 20 bzw. am Kolben 32 angebracht sein.

Auch die Antriebseinheit 4 kann unterschiedlich ausgebildet sein und ihre Hubbewegung direkt oder indirekt in Abhängigkeit vom Druck im Einlaufstutzen 10 des Gehäuses 1 ausführen.

Bei direkter Beaufschlagung des Kolbens 43 durch das Medium, das durch das Gehäuse 1 fließt, wird durch Zufuhr dieses Mediums in den Druckraum 48 die Absperreinrichtung 2 geöffnet und die Zulufteinrichtung 3 geschlossen.

Zur indirekten Steuerung der Antriebseinheit 4, die für verschiedene Zwecke vorteilhaft ist, ist in der Leitung 60 eine Umschaltvorrichtung 61 vorgesehen (Fig.4). Diese Umschaltvorrichtung 61 kann zwei Schaltstellungen einnehmen. In der ersten Schaltstellung verbindet sie den Einlaufstutzen 10 des Gehäuses 1 mit dem Druckraum 48 in der Antriebseinheit 4, während sie in der zweiten Schaltstellung den Druckraum 48 mit einer Entleeröffnung 610 verbindet.

Der Antrieb der Umschaltvorrichtung kann grundsätzlich auf verschiedene Weise, z. B. hydraulisch oder direkt vom zu steuernden Medium im Einlaufstutzen 10 aus — oder auch pneumatisch — erfolgen.

So kann als Antrieb beispielsweise ein elektromagnetisches Element Anwendung finden, das über eine Schaltvorrichtung 61 (Fig.4) in Abhängigkeit vom Druck im Einlaufstutzen 10 betätigt wird. Eine solche Schaltvorrichtung 61, kann falls gewünscht, auch in Abhängigkeit von anderen Parametern auf der Zuführoder Verbraucherseite des Rohrunterbrechers gesteuert werden. Eine solche Zwischenschaltung einer Schaltvorrichtung 61 zwischen Einlaufstutzen 10 und Antriebseinheit 4 ist insbesondere auch dann von Vorteil, wenn das zu steut. -nde Medium aggressiv ist.

Wenn eine Schaltvornchtung 61 zwischen dem Einlaufstutzen 10 und u"m Druckraum 48 der Antriebseinheit zwischengt -haltet ist, ist es auch möglich — falls erforderlic. — die Steuerung so auszulegen, daß bei nur wirksamer Rückstellfeder 47 die Absperreinrichtung 2 geöffnet und die Zulufteinrichtung 3 geschlossen wird, ohne daß die Antriebseinheit 4 geändert werden muß.

Ein als Magnetantrieb 62 ausgebildeter Antrieb ist auf besonders einfache und vielseitige Weise ansteuerbar. Beispielsweise sind dem Magnetantrieb 62 zwei Steuervorrichtungen 63 und 64 zugeordnet Die Steuervorrichtung 63 wird im gewählten Beispiel vom Druck des Mediums im Einlaufstutzen 10 des Gehäuses 1 aus über eine Leitung 630 angesteuert und erregt bei Erreichen eines bestimmten Schwellwertes den Magnetantrieb 62, der nun in der Umschaltvorrichtung 61 die Verbindung zwischen dem Medium im Einlaufstutzen 10 und dem Dnickraum 48 in der Antriebseinheit 4

herstellt, so daß die zuvor geschlossene Absperreinrichtung 2 den Durchfluß des Mediums durch das Gehäuse 1 in der zuvor beschriebenen Weise ermöglicht.

Nimmt dagegen der Druck des Mediums im Einlaufstutzen 10 des Gehäuses 1 bis unter die Schaltschwelle der Steuervorrichtung 63 ab, so wird die Umschaltvorrichtung 61 umgeschaltet, wobei der Druckraum 48 der Antriebseinheit 4 mit einer Entleeröffnung 610 verbunden wird. Durch diese Verbindung des Druckraumes 48 mit der Entleeröffnung 610 kann unter der Wirkung der Rückstellfeder 47 das Medium sehr plötzlich entweichen, so daß eine sehr rasche Absperrung der Vorrichtung erzielt wird.

Die zweite Steuervorrichtung 64 überwacht im gezeigten Beispiel über eine Leitung 640 die Temperatur des Mediums im Einlaufstutzen 10 und verschließt bei Abweichung von einem vorgegebenen Schweüwert in der zuvor geschilderten Weise die Vorrichtung.

Prinzipiell ist es möglich, als Umschaltvorrichtung zwei steuermäßig miteinander gekoppelte Ventile vorzusehen, von denen jeweils das eine geöffnet ist, wenn das andere geschlossen ist, und umgekehrt. Gemäß der gezeigten Ausführung ist hierfür jedoch ein bekanntes Dreiwegeventil vorgesehen.

Die Entleeröffnung 610 kann direkt oder unter Freilassung eines Sichtraumes und unter Zwischenschaltung eines Auffangtrichters 611 mit einer Abführleitung 612 verbunden sein.

Je nach Art des Steuermediums im Druckraum 48, das auch unabhängig von dem zu steuernden Medium sein kann und dann über eine eigene Leitung (nicht gezeigt) zugeführt wird, kann die Entleeröffnung 610 aber auch in die Atmosphäre münden.

Je nach Steuerung der beschriebenen Vorrichtung zum Absperren und Belüften einer Rohrleitung ergeben sich eine Reihe von Anwendungsmöglichkeiten:

a) Wenn die Umschaltvorrichtung 61 nicht mit einem Signalgeber (Steuervorrichtung 63 bzw. 64) verbunden ist, ist die Leitung 60 durchgeschaltet. Die Ansprechschwelle ist dabei durch die Härte der Rückstellfeder 47 der Antriebseinheit 4 festgelegt.

b) Der Druck in der Druckseite der Rohrleitung wird (z. B. im Einlaufstutzen 10) von einem Signalgeber (Steuervorrichtung 63) erfaßt, der bei Überdruck die Umschaltvorrichtung 61 ansteuert und den Druckraum 48 der Antriebseinheit 4 zur Druckentlastung mit einer Entleeröffnung 610 verbindet. Die Ansprechschwelle der Vorrichtung ist hier nicht mehr wie unter a) durch die Härte der Rückstellfeder 47. sondern durch eine einstellbare Schwelle im Signalgeber (Steuervorrichtung 63) festgelegt. Die Λ nntrciin.Y ·>η iiniorcfKiOflli.^Ka tu i iKprui ·> *"· K i» nrl **

t » lipUJJCI It Mil UIIIVI JVIIIhUIIbIlW *-l·- \1*J-^ · Awvaivou«, Drücke ist hier auf einfache Weise möglich. Zusätzlich wird bei einem nur langsamen Druckabbau in der Rohrleitung eine kürzere Schließzeit der Vorrichtung erreicht da die Flüssigkeit im Druckraum der Antriebseinheit 4 nach der Ansteuerung der Umschaltvorrichtung 61 direkt über dieses abgelassen wird. Beim herkömmlichen Betrieb, wie unter a) beschrieben, muß dagegen zum Schließen der Vorrichtung die Flüssigkeit durch die Kraft der Rückstellfeder 47 aus dem Druckraum 48 zurück in die Rohrleitung gedrückt werden, was bei einem langsamen Druckabbau unter Umständen lange danern kann. Somit ist der hier unter b) dargestellte Betrieb dann zu empfehlen, wenn die Vorrichtung an unterschiedliche Druckverhältnisse angepaßt und umgestellt werden soll und/oder wenn eine kurze Schließzeit gefordert wird.

c) Der Signalgeber (Steuervorrichtung 64) erfaßt bei einer weiteren Einsatzmöglichkeit die Temperatur der Flüssigkeit in der Rohrleitung und steuert ab einer einstellbaren Temperaturschwelle die Umschaltvorrichtung 61 an. Bezüglich der Drucküberwachung arbeitet die Vorrichtung hier wie unter a) ausgeführt. Zusätzlich wird die Rohrleitung bei

in auftretender Übertemperatur abgesperrt, da dann

die Flüssigkeit aus dem Druckraum 48 der Antriebseinheit 4 über eine Umschaltvorrichtung 61 abgelassen wird. Die Vorrichtung wird somit als ansteuerbares Absperrventil mitverwendet. Diese

ι -, Lösung ist einfach und preiswert, da die Umschaltvorrichtung 61, die nicht die ganze Rohrleitung, sondern nur die Leitung 60 absperren muß, klein und einfach aufgebaut werden kann. Zudem kann die Umschaltvorrichtung 61 in die Vorrichtung

JIi integriert sein, so daß Montagearbeiten vor Ort für

ein ansonsten zusätzlich zum Rohrunterbrechen erforderliches ansteuerbares Übertemperatur-Absperrventil entfallen.

d) Bei einer weiteren Einsatzmöglichkeit arbeitet die .·■, Vorrichtung prinzipiell, wie unter b) und c) dargestellt, die Umschaltvorrichtung 61 wird jedoch von einem Signalgeber angesteuert, der Einfluß- oder Steuergrößen erfaßt, die nicht direkt mit der Flüssigkeit in der Rohrleitung in Verbin-

Hi dung stehen. Solche Größen können Dosierzeiten sein oder Drücke und Temperaturen von mit der Rohrleitung in Verbindung stehenden Anlageteilen. Auch hier wird die Vorrichtung zusätzlich zu seiner Funktion als Drucküberwacher als einfaches und

;-, preiswertes ansteuerbares Absperrventil verwendet.

Fig.4 zeigt noch eine weitere Abwandlung der Vorrichtung zum Absperren und Belüften einer

4M Rohrleitung.

In dieser Ausführung ist die Absperreinrichtung 2 ebenso ausgebildet wie bei der zuvor beschriebenen Ausfuhrung. Die Zuiufteinrichtung 3 weist in der gezeigten Ausführung ein Verschlußstück 7 auf, das in

■r. einem Führungszylinder 8 geführt ist. der auf seinem Innenumfang zwei mit dem Verschlußstück 7 zusammenarbeitende Dichtungsringe 81 und 82 aufweist, zwischen denen eine ins Freie führende öffnung 83 vorgesehen ist. Zwischen dem Boden des Führungszy-

ϊ«' linders 8 und dem Verschlußstück 7 ist ein elastisches Element in Form einer Rückstellfeder 70 eingespannt, die das Verschlußstück 7 in Richtung zum Gehäuse 1 drückt und in Aniü^e 2n einem zwischen cierr* Innenraum 11 des Gehäuses 1 und dem Innenraum 80

■'■' des Führungszylinders 8 vorgesehenen Anschlag 170 hält.

Als Kopplungsglied 5 ist wiederum ein Waagehebel vorgesehen, dessen eines Ende über einen Anlenkpunkt 540 mit der Schubstange 55 der Zulufteinrichtung

W) 3 und dessen anderes Ende über einen Anlenkpunkt 541 mit der Kolbenstange 44 der Antriebseinheit 4 gelenkig verbunden ist, während der Waagehebel 54 zwischen seinen Enden an einem Anlenkpunkt 542 mit der Schubstange 56 der Absperreinrichtung 2 verbunden ist.

Diese Verbindungen sind (ebenso wie bei der Ausführung nach den F i g. 1 bis 3) stets so ausgebildet, daß die Abweichungen der Schwenkbewegung des Waagehebels 54 von der Schubrichtung der Schubstangen 55 und

56 in an sich üblicher Weise aufgefangen werden. Unter Anlenkpunkten werden im vorliegenden Fall deshalb auch Wirkverbindungen verstanden, die je nach konstruktiver Ausgestaltung des Kopplungsgliedes 5 form- oder kraftschlüssig sein können.

Die in Fig.4 gezeigte Arbeitsstellung entspricht der Arbeitsstellung gemäß F i g. 2.

Wenn der Druck des zu steuernden Mediums im Einlaufstutzen 10 des Gehäuses 1 ausreichend groß ist. so daß die Schaltschwelle der Rückstellfeder 47 ι» überwunden wird, so wird der Durchfluß durch das Gehäuse 1 freigegeben. Hierdurch befindet sich der Kolben 43 in einer Stellung, in der er sich entgegen der Wirkung der Rückstellfeder 47 verschoben hat. Über die Kolbenstange 44 wird der Waagehebel 54 mit seinem i^r> Anlenkpunkt 541 vom Gehäuse 1 entfernt gehalten, während infolge der Beaufschlagung des Yerschlußstükkes 7 durch die Rückstellfeder 70 der Anlenkpunkt 540 des Waagehebels 54 seine Stellung beibehält. Auf diese Weise ist der Ventilkegel 20 von seinem Ventilsitz 14 :<i abgehoben. Entsprechend F i g. 1 ist in dieser Arbeitsstellung der Vorrichtung die Absperreinrichtung 2 geöffnet und die Zulufteinrichtung 3 geschlossen.

Sinkt jetzt im Einlaufstutzen 10 der Druck des zu steuernden Mediums ab, so sinkt auch der Druck im :'> Druckraum 48 der Antriebseinheit 4, so daß die Rückstellfeder 47 beginnt, den Kolben 43 in Richtung zum Deckel 42 der Antriebseinheit zu bewegen. Der Waagehebel 54, dessen Anlenkpunkt 540 infolge der Wirkung der Rückstellfeder 70 seinen Ort nicht i» verändert, wird deshalb um den Anlenkpunkt 540 verschwenkt. Hierbei nähert sich der Anlenkpunkt 542 dem Gehäuse 1, so daß der Ventilkegel 20 bis zur Anlage an seinen Ventilsitz 14 bewegt wird. Diese Position, in welcher der Durchfluß des Mediums durch das Gehäuse <~> 1 bereits unterbunden, die Zulufteinrichtung 3 jedoch nicht geöffnet ist, ist in F i g. 4 dargestellt.

Sinkt der Druck im Einlaufstutzen 10 und somit im Druckraum 48 der Antriebseinheit weiter, so kann der Ventilkegel 20 dem auf ihn ausgeübten Druck nicht -w mehr ausweichen. Der sich in Schließstellung befindliche Ventilkegel 20 bildet somit einen Anschlag für den Waagehebei 54, der nun beginnt, sich bei der weiteren Hubbewegung der Kolbenstange 44 um den Anlenkpunkt 900 zu drehen. Über den Anlenkpunkt 540 wird ■>> nun das Verschlußstück 7 von seinem Anschlag 170 abgehoben, bis die Öffnung 83 freigegeben ist und die eindringende Luft ein Zurücksaugen des auf der dem Auslaufstutzen 12 zugewandten Seite des Gehäuses 1 befindlichen Mediums mit Sicherheit verhindert, auch ί<> wenn der Ventilkegel 20 aus irgendwelchen Gründen nicht einwandfrei abdichtet.

Steigt der Druck im Zulsufstutzen 10 des Gehäuses 1 wieder an, so verläuft der Vorgang in umgekehrter Reihenfolge. Infolge der Wirkung der Rückstellfeder 70 ·ϊΐ wird zunächst die Zulufteinrichtung 3 geschlossen, und dann erst hebt sich der Ventilkegel 20 von seinem Ventilsitz 14 ab.

Auf eine Rückstellfeder für die Absperreinrichtung 2 kann unter Umständen verzichtet werden, doch ist es in der Regel für die Funktionssicherheit vorteilhaft, wenn auch zwischen dem Boden 131 des Führungszylinders 13 und dem Ventilkegel 20 eine Rückstellfeder 134 vorgesehen ist

Abwandlungen der Vorrichtung durch Austausch von Elementen und durch Ersatz durch äquivalente Elemente sind in vielfältiger Weise möglich. So kann der Ventilkegel 20 bei entsprechender Abdichtung des Bodens 131 des Führungszylinders 13 eine Überströmbohrung 22 aufweisen. Auch kann die Zulufteinrichtung 3 zur Erzielung eines Druckausgleiches im wesentlichen aus einem Ventilkegel und einem Kolben bestehen, die lediglich gegenüber der in den F i g. 1 bis 3 gezeigten Ausführung um 180° gegeneinander gedreht angeordnet sind, so daß der Ventilkegel der Wirkung der Rückstellfeder 70 ausgesetz* ist.

Obwohl eine Ausbildung als Sitzventil besonders vorteilhaft ist, ist es, wie die anhand der Fig.4 beschriebene Ausführung zeigt, auch möglich, die Zulufteinrichtung 3 als Schieberventil auszubilden. Dasselbe trifft natürlich auch für die Absperreinrichtung 2 zu, wie Fig.5 zeigt. Gemäß dieser Abbildung ist im Einlaufstutzen 10 des Gehäuses 1 ein Dichtring 100 vorgesehen, mit dem das Verschlußstück 200 zusammenarbeitet, Als Anschlag für das Verschlußstück 200 dient ein über den Boden 131 des Führungszylinders 13 hinaus verlängerter ringförmiger Ansatz 135, der die Rückstellfeder 23 teilweise aufnimmt und mit welchem der Federteller 24 zusammenarbeitet, wenn das Verschlußstück 200 seine Schließstellung erreicht hat.

Auch das Kopplungsglied 5 kann unterschiedlich ausgebildet sein. So kann hierfür nicht nur, wie beschrieben, ein mechanisches Gestänge entsprechend dem in den F i g. 1 bis 4 gezeigten Waagehebel 50 bzw. 54 vorgesehen sein, sondern es ist auch möglich, ein hydraulisches oder pneumatisches Gestänge vorzusehen.

Ein Ausführungsbeispiel hierfür zeigt F i g. 5. Die Kolbenstange 44 trägt auf ihrem dem Gehäuse 1 zugewandten Ende einen mit einem Dichtring 441 versehenen Kolben 440, der in einem Zylinder 9 geführt wird, dessen der Antriebseinheit 4 abgewandte Seite mit zwei weiteren Zy'indern 90 und 91 verbunden ist. In dem Zylinder 90 befindet sich das Ende der Schubstange 53, das als Kolben 530 ausgebildet und mit einem Dichtungsring 531 ausgestattet ist. In dem Zylinder 91 befindet sich das Ende der Schubstange 52, das ebenfalls als Kolben 520 ausgebildet und mit einem Dichtring 521 ausgestattet ist.

In der geöffneten Stellung der Vorrichtung zum Absperren und Belüften einer Rohrleitung ist der Kolben 43 der Antriebseinheit durch das zu steuernde Medium gegen die Wirkung der Rückstellfeder 47 verschoben worden, wodurch der Ventilkegel 30 die in F i g. 5 gezeigte Stellung einnimmt, während das Verschlußstück 200 aus dem Dichtring 100 im Einlaufstutzen 10 herausgefahren ist und den Durchfluß des Mediums durch das Gehäuse 1 ermöglicht. Wenn sich nun der Druck in der zuvor beschriebenen Weise im Einlaufstutzen 10 des Gehäuses verringert, so wird mit Hilfe des Kolbens 43 der Kolben 440 im Zylinder 9 in Richtung zum Gehäuse verschoben. Infolge der unterschiedlich starken Rückstellfedern 23 und 34 wird zunächst über den Kolben 520 im Zylinder 91 das Verschlußstück 200 in den Dichtring 100 geschoben und dabei der Durchfluß des Mediums durch das Gehäuse 1 verbunden (Fig.5). Wenn sich der Federteller 24 am Ansatz 135 des Führungszylinders 13 angelegt hat verschiebt sich der Kolben 530 im Zylinder 90 und öffnet die Zulufteinrichtung 3.

Wenn umgekehrt der Druck im Einlaufstutzen 10 des Gehäuses 1 wieder zunimmt, so wird zunächst über die gegenüber der Rückstellfeder 23 stärkere Rückstellfeder 34 der Kolben 530 verschoben und die Zulufteinrichtung 3 geschlossen und anschließend der Kolben 520 verschoben und die Absperreinrichtung 2 geöffnet-

Unabhängig von der speziellen Ausbildung der Vorrichtung zum Absperren und Belüften einer Rohrleitung ist allen Ausführungen jedoch gemeinsam, daß die Absperreinric ^l:tung 2 bzw. die Zulufteinrichtung 3 die jeweils ein Verschlußstück 20 oder 200 bzw. 30 oder 7 aufweisen, über ein Kopplungsglied 5 mit der Antriebseinheit 4 in Verbindung stehen. Die Zuluftein richtung 3 weist hierbei einen Anschlag auf, der beispielsweise durch eine Rückstellfeder 34, die gegenüber der Rückstellfeder 23 der Absperreinrich-

tung 2 prädominiert, oder durch einen Anschlag 170 der Zulufteinrichtung 3 gebildet wird. Hierdurch wird beim Unterbrechen des Flusses des zu steuernden Mediums die Hubbewegung der Kolbenstange 44 der Antriebseinheit 4 zunächst voll auf das Verschlußstück 20 bzw. 200 der Absperreinrichtung 2 übertragen. Wenn dieses Verschlußstück 20 bzw. 200 an seinem Anschlag 14 bzw. 135 anliegt, wird nun der Schwenkpunkt, um den das Kopplungsglied 5 »verschwenkt« wird, verlegt, wodurch die Zulufteinrichtung 3 geöffnet wird

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Absperren und Belüften einer Rohrleitung, in welcher, von der Mediumzuführseite aus gesehen, hintereinander eine Absperreinrichtung und eine Zulufteinrichtung mit individuellen Verschlußstücken vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß den individuellen Verschlußstücken (20, 200 - 30 bis 32, 7) der Absperreinrichtung (2) und der Zulufteinrichtung (3) eine gemeinsame Antriebseinheit (4) zugeordnet ist, über welche die Verschlußstücke der Absperreinrichtung und der Zulufteinrichtung miteinander derart gekoppelt und zwangsgesteuert sind, daß die Zulufteinrichtung dann geöffnet ist, wenn die Absperreinrichtung geschlossen ist, und umgekehrt

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zulufteinrichtung (3) ein nur über einen bestimmten Hubbereich wirksamer Anschlag (34, 70) zugeordnet ist, der bei einer Hubbewegung der Antriebseinheit (4) so lange ein öffnen der Zulufteinrichtung verhindert, bis das Verschlußstück (20, 200) der Absperreinrichtung (2) seine Schließstellung erreicht hat, und der erst dann ein öffnen der Zulufteinrichtung zuläßt

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der nur über einen bestimmten Hubbereich wirksame Anschlag (34,70) als ein erstes elastisches Element ausgebildet ist, welches das Verschlußstück (30 bis 32, 7) der Zulufteinrichtung (3) in Schließrichtung beaufschlagt und daß das Verschlußstück (20, 200) der Absperreinrichtung (2) durch ein zweites elastisches Element (23) in Öffnungsrichtung beaufschlagt ist, wobei die Wirkung des ersten elastischen Elementes gegenüber jener des zweiten elastischen Elementes prädominant ist.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußstücke (20, 200 - 30 bis 32, 7) der Absperreinrichtung (2) und der Zulufteinrichtung (3) über ein als Waagehebel (50, 54) ausgebildetes Kopplungsglied (5) mit der Antriebseinheit (4) in Verbindung stehen, wobei mit einem Ende des Waagehebels (50) das Verschlußstück (30 bis 32, 7) der Zulufteinrichtung zusammenwirkt.

5.Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Waagehebel (50) zwischen seinen Verbindungsstellen mit den Verschlußstücken (20, 200 — 30 bis 32, 7) der Absperreinrichtung (2) und der Zulufteinrichtung (3) mit der Antriebseinheit (4) in Verbindung steht

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Waagehebel (50) mittig mit der Antriebseinheit (4) verbunden ist.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Verschiußstück (20, 200-30 bis 32, 7) abgewandte Seite eines das Verschlußstück (20, 200 — 30 bis 32,7) aufnehmenden Führungszylinders (13, 18) als Anschlag für das zweite elastische Element (23) und/oder des den nur über einen bestimmten Hubbereich wirksamen Anschlag (34) bildenden ersten elastischen Elementes dient.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußstück (20, 200 - 30 bis 32, 7) der Absperreinnchtung (2) und/oder der Zulufteinrichtung (3) dichtend in einem Führungszylinder (13,18} angeordnet ist

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet daß das Verschlußstück (20, 200) der Absperreinrichtung (2) über eine dichtend durch den Boden (131) eines Führungszylinders (13) geführte Schubstange (52) mit dem Kopplungsglied (5) verbunden ist und eine Oberströmbohrung (22) aufweist

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet daß das Verschiußstück (30 bis 32) der Zulufteinrichtung (3) einen Kolben (32) aufweist der sich auf der dem Abdichtelement (30) des Verschlußstücks gegenüberliegenden Seite des Mediumweges befindet wobei die dem Mediumdruck ausgesetzten Oberflächen des Abdichtelementes (30) und des Kolbens (32) im wesentlichen gleich groß sind.

11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche I bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinheit (4) in der einen Hubrichtung durch das zu steuernde Medium beaufschlagbar ist, während für die Rückstellung in die Grundstellung ein elastisches Rückstellelement (47) vorgesehen ist und daß bei Nichtbeaufschlagung der Antriebseinheit durch das Steuermedium die Absperreinrichtung (?) die Schließstellung und die Zulufteinrichtung (3) die Belüfterstellung einnehmen.

12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß in der Leitung, über welche dem Druckraum (48) der Antriebseinheit (4) das Steuermedium zugeführt wird, eine Umschaltvorrichtung (61) angeordnet ist, die in Abhängigkeit vom Druck auf der Mediumzuführseite der Vorrichtung steuerbar ist und in einer ersten Stellung den Zufluß des Steuermediums in den Druckraum freigibt und in einer zweiten Stellung den Druckraum mit einer Entleeröffnung (610) verbindet.