DE3725635C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein pneumatisch arbeitendes Gasdruckregelgerät, bestehend aus einem Stellgerät und einem Regler, der über eine Stelldruckleitung mit dem Stellgerät verbunden ist, wobei das Steuergas zur Energieversorgung des Reglers an der Eingangsseite des Gasdruckregelgerätes entnommen und an der Ausgangsseite wieder zugeführt wird.

Bekanntlich arbeiten die zur Gasversorgung eingesetzten Gasdruckregelgeräte unabhängig von Fremdenergie. Der zur Verstellung des Stellgliedes erforderliche Stelldruck wird aus der Eingangsseite der Regelstrecke entnommen und der Ausgangsseite wieder zugeführt (vgl. DIN 3 380 vom Dez. 1973).

Es ergibt sich nunmehr im verstärkten Maße die Notwendigkeit, solche pneumatisch arbeitenden Gasdruckregelgeräte mit elektronischen Regelkreisen zu verknüpfen und die von den elektronischen Regelkreisen ausgehenden elektrischen Impulse dem Stellgerät des Gasdruckregelgerätes zuzuführen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen pneumatisch arbeitenden Gasdruckregler so auszubilden, daß eine Verknüpfung mit elektronischen Regelkreisen möglich ist.

Das wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß in die Stelldruckleitung vom Regler zum Stellgerät eine ein Verstärkerventil aufweisende Stelldruckstufe eingeschaltet ist, die Druckimpulse von einem I/P-Umformer erhält und diese auf das Verstärkerventil überträgt, wodurch der Stelldruck entsprechend verändert wird, wobei der I/P-Umformer mit einer elektronischen Regleranlage zusammenarbeitet.

Dabei ist vorzugsweise die Stelldruckstufe als ein Dreifach-Membransystem ausgebildet, wobei zwischen zwei Membranen (Doppelmembran) gleicher Wirkfläche sich das Verstärkerventil befindet, während die dritte Membran von Druckimpulsen des I/P-Umformers beaufschlagt wird.

Bei den Gasdruckregelgeräten, die ohne Fremdenergie arbeiten, wird - wie bereits erwähnt - das Steuergas für die Betätigung des Stellgerätes der Eingangsseite entnommen und danach wieder der Ausgangsseite zugeführt. Das bedeutet, daß der Stelldruck immer höher sein muß, als der Druck an der Ausgangsseite der Regelstrecke; das bedeutet weiterhin, daß der Stelldruck in Abhängigkeit vom Druck in der Regelstrecke sehr hohe Werte annehmen kann.

Der I/P-Umformer ist im allgemeinen festigkeitsmäßig für viel geringere Drücke ausgelegt. Um eine sichere Trennung der unterschiedlichen Druckbereiche zu gewährleisten, ist in der Stelldruckstufe ein Dreifachmembransystem angeordnet, wobei der Raum zwischen dem Doppelmembransystem und der dritten Membran mit der Atmosphäre in Verbindung steht.

Daraus wird deutlich, daß die dritte Membran des Dreifachmembransystems der Stelldruckstufe eine Sicherheitsfunktion erfüllt.

Sollte es vorkommen, daß die obere Membran des Doppelmembransystems beschädigt wird, kann der möglicherweise sehr hohe Stelldruck nicht zum I/P-Umformer gelangen; er wird über die Atmungsleitung ins Freie abgeleitet. Weiterhin ist zur Erhöhung der Sicherheit in diesem Sinne in die Leitung vom I/P-Umformer zur Stelldruckstufe eine Überdruckschutzvorrichtung eingebaut. Diese Überdruckschutzvorrichtung spricht dann an und trennt die Verbindung zwischen der Stelldruckstufe und dem I/P-Umformer, sobald in dieser Leitung ein für den I/P-Umformer zu hoher Druck entsteht.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung erfolgt bei Überschreitung bestimmter Grenzdruckwerte in der Ausgangsleitung der selbsttätige Übergang von der Regelung mittels I/P-Umformer und Stelldruckstufe auf die Regelung des Ausgangsdruckes über zwei vor die Stelldruckstufe geschaltete Regler, von denen der eine bei Erreichen eines unteren Grenzdruckwertes in der Ausgangsleitung und der andere bei Erreichen eines oberen Grenzdruckwertes in der Ausgangsleitung in Betrieb geht.

Das bedeutet, daß bei Störung des elektronischen Regelkreises die Regelfunktion allein von den vorgeschalteten pneumatischen Reglern übernommen wird. Daraus folgt weiter, daß zur Verknüpfung des elektronischen Regelkreises mit dem pneumatischen Regelkreis an sich nur die Stelldruckstufe erforderlich ist und die vorgeschalteten Regler nur in Ausnahmefällen in Funktion gehen.

Weitere Einzelheiten des Gasdruckregelgerätes gehen aus der Schaltungsanordnung hervor, die in Fig. 1 und Fig. 2 der Zeichnung dargestellt ist.

Mit 1 ist die Gasdruckleitung bezeichnet, die die Eingangsseite 1a und die Ausgangsseite 1b aufweist, wobei zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite 1b (Regelstrecke), das insgesamt mit 2 bezeichnete Stellgerät angeordnet ist. Dieses Stellgerät 2 besitzt den Stellantrieb 3 mit dem Stellglied 4a. Die Beaufschlagung des Stellantriebes 3 erfolgt mit Hilfe des Stelldruckes, der über die Stelldruckleitung 4 an den Stellantrieb gelangt und über die Drossel 19 und die Abströmleitung 1d in den Ausgangsraum 1b abströmt.

Die Unterseite des Stellantriebes 3 ist über die Leitung 1c mit der Ausgangsseite 1b verbunden.

Mit 5 ist die Stelldruckstufe bezeichnet, die zum Zwecke der Verknüpfung des elektronischen Regelkreises mit dem pneumatischen Regelkreis vorgesehen ist. Sie besteht aus einem Dreifachmembransystem, und zwar der Membranen 6, 7 und 8. Die Membranen 6 und 7 besitzen die gleiche Wirkdruckfläche. Der dadurch begrenzte Membranraum 9 weist das Verstärkerventil 10 auf. In dem Gehäuse 11 der Stelldruckstufe 5 ist eine Öffnung 12 angebracht, an die eine Leitung 13 anschließt, die mit dem I/P-Umformer 14 in Verbindung steht. Dieser I/P-Umformer 14 erhält Druckluft über die Leitung 15 und elektrische Impulse über die Leitung 16.

Daraus wird deutlich, daß dann, wenn ein elektrischer Impuls über die Leitung 16 den I/P-Umformer erreicht, dieser Impuls in einen Druckimpuls umgesetzt wird, welcher nunmehr der Stelldruckstufe 5 zugeleitet wird.

Dieser Druckimpuls wirkt dann auf die Membran 8 mit der Folge, daß das Verstärkerventil 10 weiter öffnet und einen größeren Stelldruck über die Leitung 4 dem Stellantrieb 3 des Stellgerätes 2 vermittelt. Dabei ist die Stelldruckstufe 5 durch die Solldruckfeder 17 auf einen Mittelwert des Signalbereiches eingestellt, in welchem der I/P-Umformer 14 im allgemeinen arbeitet.

Der zwischen der Doppelmembran 6, 7 und der dritten Membran 8 liegende Membranraum 18 steht über die Atmungsleitung 20 mit der Atmosphäre in Verbindung. Diese dritte Membran 8 hat sicherheitstechnische Gründe; denn wenn es zu Beschädigungen der Membran 7 kommen sollte, wirkt sich dieser Druck nicht auf den I/P-Umformer 14 aus, der auf weit geringere Drücke eingestellt ist. Vielmehr gelangt dann das Druck behaftete Gas über die Atmungsleitung 20 in die Atmosphäre.

Zur weiteren Sicherheit ist in die Leitung 13 eine Überdruckschutzvorrichtung 21 eingebaut, die dann anspricht, d.h. die Verbindung zwischen der Stelldruckstufe 5 und dem I/P-Umformer 14 trennt, sobald in dieser Leitung 13 ein vorgegebener Druck überschritten wird.

Bei der dargestellten Schaltung gemäß Fig. 1 ist das Verstärkerventil 10 der Stelldruckstufe 5 der dritten Membran 8 abgewandt. Das bedeutet, daß bei Ausfall des I/P-Umformers 14 (fallender Druck in der Leitung 13) der Druck absinkt mit der Folge, daß dann das Verstärkerventil 10 geschlossen ist. Damit erhält der Stellantrieb 3 keinen Stelldruck, so daß das Stellglied 4 schließt.

Da in diesem Fall an der Ausgangsseite 1b der Regelstrecke der Druck abfällt und somit die Gasversorgung gefährdet wäre, ist die Ausgangsseite über die Leitung 23 mit einem weiteren Regler 22 verbunden.

Die Sollwertfeder 22a in dem Regler 22 ist auf einen unteren Grenzwert eingestellt, z.B. 1 bar, so daß bei Unterschreiten dieses unteren Grenzwertes das Verstärkerventil 22b des Reglers 22 öffnet. Dadurch fließt Steuergas über die Stelldruckleitung 4b zum Stellantrieb 3 und öffnet das Stellglied 4a, so daß der Druck in der Gasleitung konstant bleibt.

Wie Fig. 2 zeigt, kann aber auch die Stelldruckstufe 5 mit einem Verstärkerventil 10a versehen sein, das der dritten Membran 8a zugewandt ist. Diese Schaltung ist dann geeignet, wenn gewünscht wird, daß bei Ausfall des I/P-Umformers 14 (fallender Druck in Leitung 13) das Stellglied 4a voll öffnet. In diesem Falle öffnet das Verstärkerventil 10a der Stelldruckstufe 5 vollständig, so daß der maximale Stelldruck auf den Stellantrieb 3 des Stellgerätes 2 gelangt und mithin das Stellglied 4a voll öffnet.

Damit steigt der Druck an der Ausgangsseite 1b an. Bei Überschreiten eines bestimmten oberen Grenzdruckwertes geht der zweite vorgeschaltete Regler 24 in Funktion, dessen Sollwertfeder 24a auf einen oberen Grenzdruckwert (z.B. 10 bar) eingestellt ist, und hält den Druck in der Gasleitung konstant auf diesem Druck.

Daraus folgt, daß die Regler 22 und 24, die vor der Stelldruckstufe 5 vorgeschaltet sind, dann in Betrieb gehen und das Stellglied 4a öffnen oder schließen, wenn es zu Störungen im elektronischen Regelkreis kommt, die an der Ausgangsseite des I/P-Umformers i 4 bestimmte Grenzdrücke zur Folge haben.

Das vollständige Öffnen oder Schließen je nach Verstärker­ ventillage in der Stelldruckstufe 5 tritt auch - wie oben beschrieben - ein, wenn die Störung im elektronischen Regelkreis zu einem steigenden Ausgangssignal am I/P-Umformer führt (steigender Druck in Leitung 13).

Claims (8)

1. Pneumatisch arbeitendes Gasdruckregelgerät, bestehend aus einem Stellgerät und Regler, der über eine Stelldruckleitung mit dem Stellgerät verbunden ist, wobei das Steuergas zur Energieversorgung des Reglers an der Eingangsseite des Gasdruckregelgerätes entnommen und an der Ausgangsseite wieder zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in die Stelldruckleitung (4) vom Regler (24) zum Stellgerät (2) eine ein Verstärkerventil (10) aufweisende Stelldruckstufe (5) eingeschaltet ist, die Druckimpulse von einem I/P-Umformer (14) erhält und diese auf das Verstärkerventil (10) überträgt, wodurch das Stelldruck entsprechend verändert wird, wobei das I/P-Umformer (14) mit einer elektronischen Regleranlage zusammenarbeitet.

2. Gasdruckregelgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelldruckstufe (5) als ein Dreifach-Membransystem ausgebildet ist, wobei zwischen zwei Membranen (6, 7) (Doppelmembran) gleicher Wirkfläche sich das Verstärkerventil (10) befindet, während die dritte Membran (8) von Druckimpulsen des I/P-Umformers (14) beaufschlagt ist.

3. Gasdruckregelgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen der Doppelmembran (6, 7) und der dritten Membran (8) liegende Membranraum (18) über eine Atmungsleitung (20) mit der Atmosphäre in Verbindung steht.

4. Gasdruckregelgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse des Verstärkerventils (10) in der Stelldruckstufe (5) der dritten Membran (8) abgewandt ist.

5. Gasdruckregelgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse des Verstärkerventils (10) in der Stelldruckstufe (5) der dritten Membran (8) zugewandt ist.

6. Gasdruckregelgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Leitung (13) vom I/P-Umformer (14) zur Stelldruckstufe (5) eine Überdruckschutzvorrichtung (21) eingebaut ist.

7. Gasdruckregelgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Stelldruckleitung (4) vor der Stelldruckstufe (5) zwei Regler (22, 24) eingeschaltet sind, wobei der Solldruckwert des einen Reglers auf einen unteren Grenzdruckwert in der Ausgangsleitung und der Solldruckwert des zweiten Reglers auf einen oberen Grenzdruckwert in der Ausgangsleitung eingestellt ist, wobei die Ausgangsseite des auf den unteren Grenzdruckwert reagierenden Reglers (22) unmittelbar (Leitung 4b) mit dem Stellgerät (2) verbunden ist.

8. Gasdruckregelgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung selbsttätig wieder von den Reglern (22 und 24) an den I/P-Umformer (14) und die Stelldruckstufe (5) übergeht, wenn in der Ausgangsleitung (1b) die vorgegebenen Grenzdruckwerte wieder unterschritten (Regler 24) bzw. wieder überschritten werden (Regler 22).