DE3036789C2

DE3036789C2 - Druckentlastungsvorrichtung

Info

Publication number: DE3036789C2
Application number: DE3036789A
Authority: DE
Inventors: Alan R. El Cerrito Calif. Cohn
Original assignee: GROVE VALVE AND REGULATOR Co OAKLAND CALIF US
Current assignee: GROVE VALVE AND REGULATOR Co OAKLAND CALIF US
Priority date: 1979-10-01
Filing date: 1980-09-30
Publication date: 1986-12-11
Also published as: DE3036789A1; FR2466698B1; GB2059641B; FR2466698A1; JPS5933800B2; IT8049761A0; GB2059641A; US4261387A; JPS5697696A; IT1165563B; CA1129308A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Druckentlastungsvorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Gattung.

Eine derartige Vorrichtung ist bereits bekannt (US-PS 39 11 941). Solche Druckentlastungsvorrichtungen dienen dazu, Gefahren bei schnellen Druckänderungen in Rohrleitungen weitgehend zu vermeiden. Dabei ist genügend weit anströmseitig vom Entlastungsventil ein Druckdifferentialorgan angeordnet, welches einen elektronischen Transducer als Bestandteil eines Druckfühlers aufweist. Ein Relais des Druckfühlcrs wirkt auf go ein Betätigungsventil ein, das seinerseits ein Absperrventil betätigt, um bei Überschreiten eines Druckdifferentials über einen bestimmten Grenzwert die von der Rohrleitung zum Ablaßventil führende Zweigleitung zu sperren. Ein sich längs der Rohrleitung ausbreitender, besonders rascher Druckanstieg kann sich dann nicht in den anderen Aggregaten des Regel- bzw. Steuerkreises nachteilig auswirken, weshalb auch der Druck in der Kammer des Entlastungsventils nicht ansteigt Gelangt aber die Druckwelle über die Rohrleitung unmittelbar zum Entlastungsventil, so überschreitet der Rohrleitungsdruck dort den Druck in der Kammer des Entlastungsventils, das sich nun zum Entlastungsbehälter öffnet Stellt der Druckfühler schließlich ein Abklingen der Druckwelle fest so öffnet das Absperrventil wieder und es kann sich daran anschließend wieder ein Druckanstieg in der Kammer des EntJastungsventils aufbauen, wodurch sich dieses wieder schließt Obwohl sich derartige Druckentlastungsvorrichtungen schon gut bewährt haben, verlangen sie eine jeweils genaue Anpassung an die Rohrleitung, an der sie installiert werden sollen. Darüber hinaus besteht jedoch auch die Gefahr von Ausfällen der Vorrichtung dann, wenn die elektrische Energieversorgung für die elektronischen bzw. elektrischen Einrichtungen innerhalb des Regel- bzw. Steuerkreises ausfällt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Druckentlastungsvorrichtung der eingangs genannten Gattung dahingehend zu verbessern, daß Druckstöße auch ohne Verwendung von elektronischen bzw. elektrischen Aggregaten innerhalb des Regel- bzw. Steuerkreises zum Ansprechen des Entlastungsventils bei Überschreiten eines bestimmten Grenzwerts der Druckänderungsgeschwindigkeit führen. Mit anderen Worten soll eine noch zuverlässiger arbeitende Druckentlastungsvorrichtung geschaffen werden.

Die Erfindung ist im Patentanspruch 1 gekennzeichnet und in Unteransprüchen sind weitere Ausbildungen derselben beansprucht

Durch die Verwendung eines in den insbesondere hydraulischen oder pneumatischen Kreis einbezogenen Steuerventils als Steuerorgan wird die Verwendung »artfremder« Hilfseinrichtungen mit elektrischer Energieversorgung vermieden. Dabei dienen einerseits der Rohrleitungsdruck und andererseits der Bezugsdruck zur Beeinflussung eines Steuerelements, das seinerseits den Bezugsdruck bei Druckanstieg des Rohrleitungsdruckes über ein Bezugsventil erhöht, wodurch der Bezugsdruck dem Rohrleitungsdruck zu folgen vermag. Öffnet das Bezugsventil bei Erreichen seiner durch einen Anschlag einstellbaren Maximalkapazität jedoch selbst bei Erhöhen des Rohrleitungsdrucks nicht mehr genügend, so tritt ein Unterschied zwischen dem jeweils vorhandenen Bezugsdruck und Rohrleitungsdruck auf, so daß das Druckdifferentialorgan seine Aufgabe ohne Zuschaltung elektrischer Aggregate zu erfüllen vermag. Natürlich kann die Vorrichtung auch zusätzliche elektrische Bauteile, beispielsweise Fühler, Signal- und Alarmeinrichtungen u. dgl., aufweisen, diese sind aber nicht für das Funktionieren der Druckentlastungsvorrichtung bei Erreichen oder Überschreiten einer vorbestimmten Druckänderungsgeschwindigkeit verantwortlich.

Sich entlang der Rohrleitung fortpflanzende Druckstöße und Druckwellen können daher unmittelbarer über die Druckentlastungsvorrichtung »ausgeglichen« werden, wenn sie gefährliche Größenordnungen erreichen. Die Vorrichtung arbeitet daher selbsttätig. Dabei

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einfach aufgebaut.

Bei der Erfindung öffnet ein Haupt-Druckentlastungsventil dann, wenn der Rohrleitungsdruck den Druck in einer Kammer übersteigt. Ein Ablaßventil öffnet, um die Kammer zur stromabwärtigen Leitung oder einem anderen Bereich niedrigen Druckes zu entleeren, wenn der Rohrleitungsdruck den Bezugsdruck um einen bestimmten Betrag übersteigt. Dieser kann durch die

Einstellung einer Federkraft gegen eine Membran oder einen Kolben gewählt bzw. eingestellt werden, auf welchen die beiden Drücke wirken. Normalerweise wird der Bezugsdruck mit Hilfe eines Druckdifferenzventiles auf dem Rohrleitungsdruck gehalten, das zu einer Quel-Ie eines Bezugsdruckmittels (Druckmiaelquelle) bei hohen Drücken öffnet, wann immer der Rohrleitungsdruck den Bezugsdruck übersteigt Wenn dies der Fall ist, drosselt das Ventil die Strömung zu einer Bezugsdruckkammer, div· ein ausreichendes Volumen des unter Bezugsdruck stehenden Druckmittels aufnimmt und ihrerseits an ein Fühlelement oder Steuerelement des AbIaB-ventiles angeschlossen ist Wenn der Rohrleitungsdruck aber mit einer Geschwindigkeit zunimmt, die hoch genug ist um einen Druckstoß anzuzeigen, wird durch das Bezugsventil, obwohl es voll geöffnet ist, der Fluß in einem solchen Ausmaß beschränkt, daß der Bezugsdruck ebenso wie seine Wirkung auf die Membran des Ablaßventiles hinter dem ansteigenden Rohrleitungsdruck nacheilt, wodurch das Ablaßventil öffnet, um die Pilotkammer des Differenzdruckventils zu entleeren. Als Folge davon öffnet das Haupt-Entlastungsventil und gibt eine bestimmte Menge des Rohrleitungsmediums an einen Vorratsbehälter (Reservoir) ab, bis der Druckstoß abgeklungen ist

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert

Die Druckentlastungsvorrichtung 10 umfaßt ein Entlastungsventil 12, welches öffnet, wenn der stromaufwärtige Druck den Druck in einer Kammer übersteigt. Das Druckentlastungsventil 12 ist ein dehnbares Rohrventil, in welchem der anstromseitige Druck in der Rohrleitung 14 gegen die Innenseite eines flexiblen Rohres 16 wirkt, das um einen Sperrkörper 18 in einem Kern oder Käfig 20 innerhalb des Ventilkörpers 21 gespannt ist. Wenn die Differenz zwischen dem Rohrleitungsdruck und dem Druck in einer Kammer 22, die das Rohr 16 umgibt, auf einen Wert zunimmt, der ausreicht, die Ringspannung im Rohr 16 zu überwinden, dann dehnt sich das Rohr 16 nach außen, so daß das Medium durch anstromseitige Schlitze 24, um den Sperrkörper 18 herum, weiter durch abströmseitige Schlitze 26 und von dort aus zum abströmseitigen Kanal 28 fließen kann.

In der Druck-Entlastungsvorrichtung 10 wird der Rohrleitungsdruck in der Rohrleitung 30 über eine Leitung 32 an ein a!s Differenzdruckventil ausgebildetes Steuerventil 34 gelegt, wo er mit einem Bezugsdruck aus einer Bezugsdruckmittelkammer 38 in der Leitung 36 verglichen wird.

Im Steuerventil 34 steuert eine Membran 40 ein Bezugsventil 41 bzw. dessen Ventilkörper, der durch eine Feder 42 in geschlossene Stellung vorbelastet ist. Ein einstellbarer Anschlag 46 bestimmt die voll geöffnete Position des Bezugsventils 41; er ist so eingestellt, daß die voll geöffnete Position erreicht wird, wenn die Geschwindigkeit (Rate) der Drucksteigerung einen vorgegebenen Wert erreicht Der Bezugsdruck in der Leitung 36 wird auf eine Seite der Membran 40 gegeben, um das

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quelle 48 hohen Druckes durch das Bezugsventil 41 und die Leitung 36 strömen kann, um den Bezugsdruck auf den Wert des Rohrleitungsdruckes aufzubauen, in welchem Punkt das Ventil wieder schließt Im normalen Betrisb gleicht somit der Bezugsdruck den Rohrleitungsdruck aus.

Der Bezugsdruck in der Kammer 38 wird über eine Leitung 50 auch an ein zweites Differenzdruckventil 52 gelegt und wirkt dort auf eine Seite einer Membran 54, um ein Ablaßventil 62 in geschlossene Position vorzubelasten. Der Bezugsdruck wird durch eine Feder 56 unterstützt deren Anfangskraft durch ein Einstellelement 58 eingestellt wird. Der Druck aus den Leitungen 32 und 60 wirkt gegen die andere Seite der Membran 54 und in Abwesenheit eines Druckstoßes bleibt das Ablaßventil 62 geschlossen.

Wenn der Rohrdruck mit einer Geschwindigkeit zunimmt, die kleiner ist als der eingestellte Wert, öffnet das Steuerventil 34 genügend, so daß eine kleine Menge des Druckmittels die Drücke, die gegen die Membranen 40 und 54 wirken, zum Ausgleich bringt

Wenn jedoch die Geschwindigkeit der Drucksteigerung in der Rohrleitung 30 diesen eingestellten Wert übersteigt, wodurch ein Druckstoß angezeigt wird, öffnet das Steuerventil 34 vollständig bis zum Anschlag 46. Hierdurch wird eine spezifische vorgegebene Strömungsrate erzeugt und damit auch eine entsprechende Drucksteigerung in der Bezugskammer 38 und der Bezugsleitung 50. Da bei einem Druckstoß die vorgegebene Geschwindigkeit der Druckzunahme in der Bezugsleitung 50 geringer ist als die Geschwindigkeit der Drucksteigerung in der Leitung 60, wird das Ablaßventil 62 durch den Leitungsdruck geöffnet, der gegen die Membran 54 wirkt, so daß aus der Kammer 22 des Entlastungsventiles 12 Druckmittel über eine verstellbare Öffnung 63, die Leitung 64, das Ablaßventil 62 und die Leitung 66 zu einem Bereich niedrigen Druckes abströmen kann.

Wenn das flexible Rohr 16 bei den Druck in der Kammer 12 überschreitendem Rohrleitungsdruck das Druckentlastungsventil 12 öffnet, fließt ein Anteil des Druckmittels unter Rohrleitungsdruck durch die Verbindungsleitung 70 zum Entlastungsbehälter bzw. Reservoir 72. Wenn der Druck in der Rohrleitung 30 sich wieder auf den Bezugsdruck vermindert, wird das Differenzdruckventil 52 wieder geschlossen, wodurch der Rohrleitungsdruck in der Leitung 60 in der Lage ist, den Druck in der Kammer 22 in Nachbarschaft des flexiblen Rohres 16 über die Leitung 64 wieder aufzubauen, bis das Haupt-Entlastungsventil 12 wieder geschlossen ist.

Wenn der Rohrleitungsdruck den maximal zulässigen Betriebsdruck erreicht, obwohl die Drurkanstiegsgeschwindigkeit sich innerhalb akzeptabler Bereiche des Systems 10 befindet, öffnet ein Entlastungsventil 74, das auf den Maximaldruck eingestellt ist, wodurch der Bezugsdruck in der Bezugsdruckkammer 38 vermindert und das Differenzdruckventil 52 veranlaßt wird, wie oben beschrieben zu öffnen, so daß ein Teil des Mediums von der Rohrleitung 30 zum Reservoir 72 abgeleitpt u/irH hie Qir»h rif*r Γΐηιρίί in Hpr Rnhrlpitnna 3fl u/ϊαΗργ

und der Druck in der Leitung 32 wird auf die andere Seite der Membran 40 gelegt, um das Bezugsventil 41 in Öffnungssrichtung zu belasten. Eine Feder 42 gewährleistet ein Schließen des Bezugsventiles 41, wenn die Drücke ausgeglichen sind.

Wenn der Druck in der Leitung 32 den Bezugsdruck übersteigt, wird das Bezugsventil 41 von seinem Sitz wegbewegt, so daß Druckmittel von einer Druckmittelauf ein akzeptables Niveau vermindert. Die Kapazität des Entlastungsventil 74 ist größer als die Kapazität des Steuerventils 34, so daß das Bezugsventil die Entlastungswirkung des Entlastungsventils 74 nicht aufhebt.

Falls der Rohrleitungsdruck unter den Bezugsdruck abfällt, öffnet ein Rückdruckregler 76, um das Bezugsvolumen der Bezugsdruckkammer 38 auf das Niveau des Rohrleitungsdruckes zu vermindern.

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Das Ventil 78 in der Zweigleitung 32 ist eine Kombination aus Druckreduzier- und Rückdruckregler. Das '■ Gehäuse 80 dieses Ventiles 78 ist mit dem Rohrleitungsdruck beaufschlagt und wirkt als Zwischenelement zwi- ?,' sehen dem Rohrleitungsmedium und einem beispieis- 5 ^ weise gasförmigen Medium aus einer Vorrats- bzw. p\' Druckmittelquelle 82. Das Ventil 78 öffnet zu dieser 'j Vorratsquelle 82, wenn der Druck unter den Rohrleitungsdruck fällt; es entlüftet, wenn der Druck den Leitungsdruck übersteigt. Die Vorrichtung 10 wird hier mit io Rohrleitungsdrücken, aber mit einem separaten Medium, z. B. einem Gas aus der Druckmittelquelle 82, be- ' trieben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen i5

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Claims

Patentansprüche:

1. Druckentlastungsvorrichtung mit einem in einer Verbindungsleitung zwischen einer Rohrleitung und einem Entlastungsbehälter angeordneten Entlastungsventil, das die Verbindungsleitung zum Entlastungsbehälter hin öffnet, wenn der Rohrleitungsdruck den Druck in einer Kammer des Entlastungsventils überschreitet, bei der Druckmittel aus der Kammer über eine Leitung und ein Ablaßventil zu einer Ablaßleitung abströmen kann, wobei das Ablaßventil öffnet, wenn ein von einem Steuerorgan steuerbares und mit Bezugsdruck beaufschlagbares Druckdifferentialorgan auf eine Überschreitung einer vorbestimmten Druckänderungsgeschwindigkeit in der Rohrleitung anspricht, und mit einer Druckmittelquelle, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerorgan ein Steuerventil (34) ist und ein einerseits vom Bezugsdruck und andererseits — entgegengesetzt — vom Rohrleitungsdruck abhängig bewegbares Steuerelement (40) aufweist, das den Bezugsdruck bei Druckanstieg des Rohrleitungsdrucks gegenüber dem Bezugsdruck durch Zuströmen höheren Druckes von der Druckmittelquel-Ie über ein Bezugs ventil (41) erhöht, dessen Maximalkapazität durch einen Anschlag (46) einstellbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ablaßventil (62) von einem bewegbaren Steuerelement (54) steuerbar ist, welches einerseits vom Rohrleitungsdruck und andererseits — in entgegengesetzter Richtung — vom Bezugsdruck beaufschlagbar und durch ein Einstellelement (58) einstellbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerelement (40; 54) als Membran ausgebildet und von einer Feder (42; 56) vorgespannt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rückdruckregler (78) in der Verbindungsleitung (32, 60) zwischen der Rohrleitung (30) und dem Ablaßventil (62) öffnet, wenn der Rohrleitungsdruck den Druck einer angeschlossenen Druckmittelquelle (82) überschreitet.