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VentilbetatingseisrichtQng
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Betätigungseinrichtung für
ein in einer Gaspipeline eingesetztes Ventil, genau gesagt eine Ventilbetätigungseinrichtung,
die mit einer teitungsunterbrechungsvorrichtung versehen ist, welche in der Lage
ist, ein Ventil automatisch zu schließen, wenn der Gasdruck in der Pipeline unter
einen vorgegebenen Wert abfällt. Noch genauer ausgedrückt bezieht sich die Erfindung
auf eine Ventilbetätigungseinrichtung, die mit einem Leitungsunterbrechungssystem
versehen ist, welches in der Lage ist, ein Ventil automatisch zu schließen, wenn
der Gasdruck der Pipeline mit einer größeren Geschwindigkeit als einer vorgegebenen
Geschwindigkeit über eine Zeitdauer abfällt, die eine vorgegebene Zeitdauer übersteigt.
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In Figur 1 ist der Aufbau einer herkömmlich ausgebildeten gas-hydraulischen
3etätigungseinrichtung dargestellt, die zur Steuerung eines Kugelventiles Verwendung
findet, das mit einem Leitungsunterbrechiuigs system versehen ist und beispielsweise
in einer Gaspipeline verwendet wird.
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Bei dieser gas-hydraulischen Betätigungseinrohtung wird der Ventilschalt
3 einer in eine Gaspipeline 1 eingebauten KugelvenHleimheit 2 von einem Arm 31 eines
Irulissenantriebsmechanismus der Betätigungseinheit um einen Winkel von 90 Grad
mit einer konstanten Umdrehungsgeschwindigkeit gedreht, um das Ventil zu öffnen
und zu schließen. Genauer gesagt, wird der Gasdruck der Pipeline in AbhängigkeIt
von einem Ventilsteuersignal auf ein Druckgefäß 23 oder 24 übertragen, um das in
dem Druckgefäß befindliche rbeitsströmungsmittel unter Druck zu setzen und das unter
Druck gesetzte Arbeitsströmungsmittel in den Zylinder der Betätigungseinrichtung
zu schicken, um dadurch einen Kolben 32 und eine Kolbenstange 33 zu verschieben,
wodurch der Arm proportional zum Hub der Eclbenstange gedreht wird. Die Stellung
des Armes in Figur 1 entspricht der offenen Stellung des Kugelventiles.
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Um den Gasdruck der Pipeline auf das Druckgefäß zu übertragen, sind
eine aufstromseitige und eine abstromseitige Stelle in Bezug auf die Ventileinheit
2 der Pipeline über Absperrventile 4 und 5 mit Hilfe von Gasleitungen 11 uld 12
an ein Wechselventil 13 angeschlossen. Das Wechselventil 13 steht über eine Gasleitung
14 mit zwei Zweipositionen-Solenoidventilen 21 und 22 in Verbindung, die sich in
einem Gehäuse 20 befinden. In Figur 1 sind die Solenoidventile in einer neutralen
Stellung gezeigt, in der die Öffnung der Gasleitung 14 blockiert ist.
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Wenn ein Ventilschließsignal an einen Pol 7 angelegt wird, wird der
Elektromagnet 22s des Solenoidventils erregt, so daß die Spule verschoben und die
Gasleitung 14 über ein Wechselventil 44 an ein gasdruck-gesteuertes Umschaltventil
42 und über die Zweigleitung 43a an eine Gasleitung 16 angeschlossen wird.
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Folglich wird der Gasdruck der Pipeline über die Gasleit;u?en 14,
43a und 16 auf das Druckgefäß 24 übertragen, um das im Druckgefäß befindliche Arbeitsströmungsrnittel
unter Druck zu setzen. Das unter Druck gesetzte Arbeitsströmungsmittel fließt über
ein Durchflu«»egelventil 26 und ein Umschaltventil 27 in die Zylinderkammer 35 der
Betäteungseinrichtung und verschiebt den Kolben und die Kolben stange nach rechts,
so daß der Arm des hulissenæntriebsmechanismus den Ventilschaft dreht und das Kugelventll
geschlossen wird.
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Bei Erregung des Elektromagneten 21s wird bei dem anderen Solenoidventil
21 der Gasdruck über ein Umschaltventil 40 auf ein druckbetätigtes Umschaltventil
41 übertragen.
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Danach wird ähnlich wie bei dem Solenoidventil 22 die Gasleitung 14
über Gasleitungen 43b und 15 an das Druckgefäß 23 angeschlossen. Folglich wird das
im Druckgefäß befindliche Arbeitsströmungsmittel unter Druck gesetzt und das unter
Druck gesetzte Arbeitsströmungsmittel über ein Durchflußregelventil 25 und das Umschaltventil
27 der Zylinderkammer 34 der Betätig mgseìnrichtung zugeführt, so daß die Kolbenstange
nach links verschoben und das Ventil somit geöffnet wird.
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Der Aufbau und die Funktionsweise der herkömmlich ausgebildeten Leitungsunterbrechungsvorrichtung
wird hiernach beschrieben. Eine Gasleitung 17 ist über ein Absperrventil 6 an die
Pipeline angeschlossen. Eine von der Gasleitung 17 abzweigende Gasleitung 18 steht
über ein drosselndes Rückschlagventil 50 mit einem Abfühltank 51 in Verbindung,
um den Innengasdruck des Abfühltanks auf dem gleichen Wert zu halten wie der Innengasdruck
der Pipeline. Die Gasleitung 17 ist sowohl an die Membrankammer 54 eines Membranumschaltventils
53, das mit einer Membran 52 versehen ist, als auch an eine
mit
einer Gasleitung 56 verbundene Öffnung C angeschlossen. Normalerweise ist die öffnung
54a blockiert.
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Normalerweise werden auch der Druck in der embrankammer und der Druc
an der Öffntrng 54a auf einem gleichen Wert gehalten wie der Gasdruck in der Pipeline.
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Die Sekundärseite des Umschaltventils 53 ist über eine Gasleitung
19 an den Abfühltank angeschlossen.
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Wenn der ja 2tick in der Pipeline abfällt, fällt der Innendruck der
Membrankammer des Umschaltventils 53 infDlge der direkten Verbindung der Membrankammer
mit der Pipeline ab. Da die Sekundärseite des Umschaltventils an den Abfühltank
angeschlossen und das drosselnde Rückschlaventil 50 zwischen der Sekundärseite des
Umschaltventils 53 und der Pipeline angeordnet ist, ist der Abfall des Innendrucks
der oekundärseite gering, so daß zwischen derIembrankammer und der Sekundärseite
des Umschaltventils 53 eine Druckdifferenz erzeugt wird.
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Diese Druckdifferenz bewirkt, daß das Umschaltventil 53 in die linke
Ventilposition umschaltet. rolglich wird das von der Gasleitung 17 dem Umschaltventil
53 zugeführte Gas über die Öffnung 54a, die Gasleitung 56 und das echselventil 44
zum Umschaltventil 42 geleitet.
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Zur gleichen Zeit liegt der gleiche Gasdruck am Umschaltventil 40
an, um dessen Position zu verändern. Das Umschaltventil 42 verbindet somit die Gasleitungen
14 und 43a mit der Leitung 16, so daß auf diese Weise der Gasdruck zum Druckgefäß
24 übertragen und das im Druckgefäß 24 enthaltene Arbeitsströmungsmittel zum Schließen
des Ventils unter Druck gesetzt wird.
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Da jedoch bei dem vorstehend beschriebenen Leitungsunterbrechungssystem
der Abfall des Gasdrucks in der Pipeline auf mechanische Weise über das Membranumschaltventil
53 erfaßt wird, ist die Genauigkeit dieser
Erfassung unbefriedigend,
so daß daher eine derartige mechanische Leitungsunterbrechungsvorrichtung für eine
Pipeline für ein korrodierendes Gas ungeeignet ist.
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Darüberhinaus ist es in manchen Fällen wünschenswert, das Ventil nur
nach der vorgegebenen Dauer des Gasdruckabfalls in einer Pipeline zu schließen.
Das vorstehend erwähnte Leitungsunter rechungssystem, bei dem ein t'einbranumschaltventil
Verwendung findet, schließt das Ventil jedoch unmittelbar nachdem der Gasdruck der
Pipeline unter einen vorgegebenen Wert abgefallen ist.
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Die vorliegende Erfi dwng wurde zur Lösung dieser Probleme bei einem
herkömmlich ausgebildeten LeitungsunterbrechungssyFtem konzipiert. Der Erfindung
liegt die Aufgabe zugrunde, eine Betätigungseinrichtung für ein mit einem Leitungsunterbrechungssystem
ausgerüstetes Ventil zu schaffen, die in der Lage ist, genau zu arbeiten, wenn der
Gasdruck in einer Pipeline unter einen vorgegebenen Wert abfällt. Genau gesagt liegt
der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Ventilbetätigungseinrichtung für ein mit
einem Leitungsunterbrechungssystem ausgerüstetes Ventil zu schaffen, die nur nach
einer vorgegebenen Dauer des Abfalls des Gasdrucks der Pipeline arbeitet.
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Die vorstehend genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Ventilbetätigungseinrichtung
gelöst, die ein gashydraulisches System umfaßt, bei dem Solenoidventile über Leitungen
an eine Gaspipeline angeschlossen sind, die entsprechenden Elektromagneten der Solenoidventile
erregt oder aberregt werden, um das durch die Gaspipeline strömende Gas direkt zu
den entsprechenden Zylinderkammern der Ventilbetätigungseinrichtungen über die Solenoidventile
zu senden oder ds Gas
Drucgefen zuzuführen, um ein in den Druckgefäßen
enthalten es hydraulisches Stsömungsmittel unter Druck zu setzen und das unter Druck
gesetzte Strömungsmittel den entsprechenden Zylinderkammern zuzuführen, damit der
Vemtilscnaft eines in die Gaspipeline eingebauten Ventiles zum Öffnen oder Schließen
des Ventiles angetrieben werden kann, und bei dem eine Gasdruckerfassungsvorrichtung
vorgesehen ist, um die Elektromagneten der Solenoidventile zu erregen oder abzuerregen
und das Ventil zu schließen, wenn der von der Gasdruckerfassungsvorrichtung erfaßte
Gasdruck unter einem vorgegebenen Gasdruck liegt.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels
in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Es zeigen: Figur 1 eine beispielhafte
gashydraulische Ventilbetatigungseinrichtung, die mit einem herkömmlich ausgebildeten
Leitungsunterbrechungssystem versehen ist; und Figur 2 den wesentlichen Teil einer
gashydraulischen Ventilbetätigungseinrichtung, die mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten
Leitungsunterbrechungssystem ausgerüstet ist.
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In Figur 2 ist eine erfindungsgemäß ausgebildete gashydraulische Ventilbetätigungseinrichtung
in Verbindung mit einem Kugelventil dargestellt. Aus Einfachheitsgründen sind in
Figur 2 die gleichen Teile wie in Figur 1 weggelassen worden. Gleiche Teile sind
in den Figuren 1 und 2 mit gleichen Bezugsziffern versehen. Diese Teile entsprechen
sich sowohl in ihrer Ausbildung als auch in
ihrer Funktionsweise.
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Eine Druckerfassungsvorrichtung 60, beispielsweise ein fianoineter,
ist über eine Gasleitung 17 für das Leitungsunterbrechungssystem einer Jaspipeline
an die Gaspipeline angeschlossen, um den Gasdruck zu erfassen. Der erfasste Gasdruck
liegt an einer Steuereinrichtung 61 an. Wenn der errasste Druck unter einem vorgegebenen
Gasdruck liegt, wird durch eine Steuerschaltung 62 der Elektromagnet 22s eines Soloenoidventlls
22 erregt, um eine mit der Gaspipeline verbundene Gasleitung an eine Gasleitung
16 anzuschließen. Wie vorstehend beschrieben, wird somit das in einem Druckgefäß
enthaltene Arbeitsströmungsmittel über ein Durchfußregelventil 26 und ein Umschaltventil
der Zylinderkammer 34 einer Betätigur.-= nrichtung zugeführt und somit das Ventil
geschlossen.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gibt die Steuereinrichtung
kein Befehlssignal zur Erregung des ElektromRgneten des Solenoidventiles ab, wenn
der erfasste Gasdruck nicht mit einer Geschwindigkeit &bfällt, die größer ist
als eine vorgegebene Geschwindigkeit in bezug auf den Gasdruckabfall.
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Eine andere Ventilbetätigungseinrichtung, die die Erfindung verkörpert,
umfaßt ein gashydraulisches System, bei dem Solenoidventile über Lei tungen an eine
Gaspipeline angeschlossen sind, die entsprechenden Elektromagneten der Solenoidventile
erregt oder aberregt werden, um das durch die Gaspipeline strömende Gas direkt den
entsprechenden Zylinderkammern der Ventilbetätigungseinrichtung über die Solenoidventile
zuzuführen oder das Gas zu Druckgefäßen zu leiten, um das in den Druckgefäßen enthaltene
hydraulische Strömungsmittel unter Druck zu setzen und das unter Druck gesetzte
Strömungsmittel den entsprechenden Zylinderkammern zuzuleiten,
so
daß der Ventilschaft eines in die Gaspipeline eingebauten Ventiles zum Öffnen oder
Schließen des Ventiles anetrieoen wird, bei dem eine Gasdruckerfassungsvorrichtung
zum Erfassen des Gasdruckes in der Gaspipeline vorgesehen ist und bei dem die entsprechenden
Elektromagenten der Solenoidventile so erregt werden können, daß das Ventil geschlossen
wird, wenn der erfasste Gasdruck über eine vorgegebene Zeitdauer mit einer Geschwindigkeit
abfällt, die größer ist als eine vorgegebende Abfallsgeschwindigkeit.
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Bei einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird
das Ventil nicht nur unmittelbar nach der Reduzierung des Gasdruckes geschlossen.
Hierbei wird vielmehr die Reduktion des Gasdruckes pro Zeieinheit, d.h. die Gasdruckreduktionsgeschwindigkeit,
auf der Basis des erfassten Gasdruckes bestimmt, und das Solenoidventil 22 wird
so lange nicht betätigt, bis die gemessene GasdruckreduXtionsgeschwindigkeit größer
ist als eine vorgegebene Reduktionsgeschwindigkeit und die Zeitdauer des Gasdruckabfalls
länger ist als eine vorgegebene Zeitdauer.
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Die übliche Ventilsteuerung, bei der das Leitungsunterbrechungssystem
keine Verwendung findet, wird durch die erfindungsgemäße Ventilbetätigungseinrichtung
durchgeführt, in dem ein Signal an den Pol angelegt wird, um den Elektromagnet des
Solenoidventils 21 oder 22 zu erregen. Wenn beispielsweise der Elektromagnet des
Solenoidventils 22 über eine in Figur 2 nicht gezeigte Schaltung erregt worden ist,
kann das Ventil in der gleichen Weise wie vorstehend beschrieben geschlossen werden.
Wenn der Elek;tromsgnet des Solenoid-
ventils 21 erregt wird, wird
die mit der Gaspipeline verbundene Leitung 14 zum Offen des Ventiles an die TeitXng
15 angeschlossen.
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Obwohl die vorliegende Erfindung im vorstehenden in Verbindl½g mit
einer Ventilbetätlgungseinrichtung für ein gashydraulisches Kugelventil beschrieben
wurde, ist sie naturgemäß auch bei einem Absperrschieber anwendbar, da sich ein
Absperrschieber von einem huge -ventil nur in bezug auf die steuerung des Ventils
unterscheidet, d.h. ein Anheben oder Absenken des mit dem Ventilelement verbundenen
Ventilschaftes anstelle eines Drehens des Ventilschaftes bei einem Sugelventil.
Es versteht sich darüberhinaus, daß die Erfindung nicht nur bei einer gashydraulischen
Ventilbetätigungseinrichtung sondern auch bei einer gasbetätigten Ventilbetätigungseinrichtung
Anwendung finden kann, bei der das durch die entsprechende Pipeline strömende Gas
als Arbeitsströmungsmittel zur Betrtigung der Ventilbetätigungseinrichtung eingesetzt
wird.
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Erfindungsgemäß wird somit eine Ventilbetätigungseinrichtung vorgeschlagen.
Die Betätigungseinrichtung umfaßt ein gashydraulisches System, bei dem Solenoidventile
über Leitungen an eine Gaspipeline angeschlossen sind. Die Elektromagneten der Ventile
werden erregt oder aberregt, um das durch die Gaspipeline strömende Gas direkt den
entsprechenden Zylinderkammern der Ventilbetätigungseinrichtung zuzuleiten oder
das Gas Druckgefäßen zuzuführen, um ein in den Druckgefäßen enthaltenes hydraulisches
Strömungsmittel unter Druck zu setzen und dieses den entsprechenden Zylinderkammern
zuzuführen. Dadurch wird der Ventilschaft eines in die Gaspipeline eingebauten Ventiles
angetrieben. Es ist eine GasdruckerfSssungsvorrichtung vorgesehen, um die
Elektromagneten
der Solenoidventile zu erregen oder abzuerregen und das Ventil zu schließen, wenn
der von der Gasdruckerfassungsvorrichtung erfaßte Gasdruck unter einem vorgegebenen
Gasdruck liegt oder wenn der erfaßte Gasdruck über eine vorgegebene Zeitdauer mit
eier Geschwindigkeit abfällt, die größer ist als eine vorgegebene Geschwindigkeit.
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