DE3818859A1 - Sicherheitsabsperreinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsabsperreinrichtung, insbesondere für eine Druckgasleitung einer Feuerungsanlage, gemäß den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merk­ malen.

Sicherheitsabsperreinrichtungen dieser Art werden beispiels­ weise in Gasleitungen vor dem Brenner angeordnet, um im Gefahrfall, beispielsweise beim Ausfall der Steuerenergie für die Sicherheitseinrichtung, beim Ausfall der Verbren­ nungsluft, beim Betätigen des Gefahrenschalters oder der­ gleichen ein sicheres und schnelles Absperren der Leitung zu ermöglichen. Die in Rede stehenden Sicherheitsabsperrein­ richtungen finden bevorzugt in Druckgasleitungen Anwendung, können jedoch in gleicher Weise in flüssigkeitsführenden Leitungen eingesetzt werden.

Eine Sicherheitsabsperreinrichtung dieser Art ist aus dem Prospekt Nr. 108/85 der Ernst Kühme KG, Bochum bekannt. Diese Sicherheitsabsperreinrichtung besteht aus zwei mitein­ ander über Flansche verbundenen und in Reihe geschalteten Sitzventilen. Jedes dieser Ventile weist einen an- und einen abströmseitigen Leitungsanschluß auf, wobei zwischen diesen beiden Leitungsanschlüssen innerhalb des Ventilgehäuses eine Wandung mit einer Durchgangsbohrung vorgesehen ist, die einen Dichtsitz mit einem daran zur Anlage bringbaren Dicht­ körper aufweist. Der Dichtkörper ist über eine Spindel mit einer elektropneumatischen Steuervorrichtung verbunden, die an der Oberseite des Ventilgehäuses angeflanscht ist. Die Spindel ist dichtend durch das Gehäuse geführt und mit einem in Schließrichtung des Ventils federkraftbeaufschlag­ ten Kolben eines druckluftgesteuerten Hubzylinders verbun­ den. Zwischen den beiden Ventilen ist eine Entlüftungsöff­ nung vorgesehen, die über ein pneumatisch arbeitendes Zwi­ schenentlüftungsventil mit der Atmosphäre verbunden ist.

In Ruhestellung, d. h. ohne Energiezuführung sind die beiden Hauptventile durch die auf die Kolben der Steuervorrichtun­ gen wirkenden Federkräfte geschlossen, das Zwischenentlüf­ tungsventil ist durch Federkraft geöffnet. In dieser Stel­ lung, die bei Unterbrechung der Energieversorgung selbsttä­ tig sekundenschnell angefahren wird, ist die Gasdruckleitung durch die beiden Ventile zweifach abgesperrt, wobei das in Durchflußrichtung gesehen erste Ventil durch den leitungs­ seitig anstehenden Gasdruck in seiner Schließstellung unter­ stützt wird. Bei einer Undichtigkeit dieses Ventils gelangt das Druckgas zunächst in den Zwischenentlüftungsbereich, wo es über das zwischenentlüftungsventil ins Freie gelangt. Durch das in Durchflußrichtung gesehen zweite abgesperrte Hauptventil ist auch dann in jedem Falle sichergestellt, daß dem Verbraucher kein weiteres Gas zugeführt wird.

Im normalen Betrieb ist das Zwischenentlüftungsventil ge­ schlossen. Die Kolben der Steuervorrichtungen sind druckluft­ beaufschlagt und halten die Dichtkörper gegen Federkraft in Öffnungsstellung.

Nachteilig bei dieser Sicherheitsabsperreinrichtung ist, daß zwei Einzelventile als Baueinheiten hintereinander geschal­ tet sind, was einen sehr großen Platzbedarf erfordert, wo­ durch die Einbaumöglichkeiten stark begrenzt werden. Deswei­ teren ist hiermit ein hohes Eigengewicht verbunden, so daß teilweise zusätzliche Abstützungen erforderlich sind, die weitere Kosten verursachen. Neben den verhältnismäßig hohen Herstellungskosten hat die eingangs beschriebene Absperrein­ richtung weiterhin den Nachteil, daß sie ausschließlich in der vorgesehenen Durchflußrichtung einsetzbar ist, da sie in umgekehrter Einbaulage nicht leitungsdruckunterstützt absperrt. Diese Sicherheitsabsperreinrichtung ist somit auch nur sehr begrenzt rückdrucksicher. Neben dem erhöhten Monta­ geaufwand beim Einbau der zwei Ventile weist diese Absperr­ einrichtung auch einen verhältnismäßig hohen Durchflußwider­ stand auf, was unerwünscht ist.

Es ist eine weitere Sicherheitsabsperreinrichtung des genann­ ten Herstellers bekannt, die sich von der eingangs beschrie­ benen dadurch unterscheidet, daß die beiden Ventilgehäuse durch Schweißen zu einem gemeinsamen Gehäuse verbunden sind, so daß eine Baueinheit gebildet ist und die Montage verein­ facht wird. Im übrigen weist auch die mit einem gemeinsamen Gehäuse ausgestattete Sicherheitsabsperreinrichtung die vorbeschriebenen Nachteile auf.

Ausgehend von dem letztgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Sicher­ heitsabsperreinrichtung mit einfachen Mitteln so auszubil­ den, daß die vorerwähnten Nachteile vermieden werden und eine kompakte, durchflußrichtungsunabhängig mit geringem Druckverlust arbeitende Sicherheitsabsperreinrichtung ge­ schaffen wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einer gattungsge­ mäßen Sicherheitsabsperreinrichtung durch die im kennzeich­ nenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Durch die gegenüberliegend angeordneten und der gemeinsamen Durchgangsbohrung zugeordneten Dichtkörper werden zwei Ven­ tile in besonders günstiger Weise in einem Gehäuse vereinigt. Neben der konstruktionsbedingt sehr kompakten Ausbildung einer solchen Sicherheitsabsperreinrichtung ergeben sich als zusätzliche Vorteile, daß die Sicherheitsabsperreinrichtung in beliebiger Durchflußrichtung eingesetzt werden kann, wobei jeweils das in Durchflußrichtung gesehen erste Ventil druckkraftunterstützt schließt. Da dies in beiden Richtungen der Fall ist, ist die beschriebene Sicherheitsabsperreinrich­ tung auch rückdrucksicher, was die Sicherheit einer solchen Einrichtung zusätzlich erhöht. Da bei dieser Konstruktion nur eine Durchgangsbohrung für zwei Ventilsitze vorgesehen ist, ist der Strömungswiderstand erheblich geringer als bei den bekannten in Reihe geschalteten Einzelventilen. Neben dem im Vergleich zu bekannten Einzelventilkonstruk­ tionen geringeren Materialaufwand und dem damit verbundenen geringeren Eigengewicht ist diese Sicherheitsabsperreinrich­ tung wesentlich einfacher zu fertigen, da beide Dichtsitze an derselben Durchgangsbohrung angeordnet sind.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Ansprüche 2 bis 5 beschrieben.

Üblicherweise sind Sicherheitsabsperreinrichtungen dieser Art so ausgelegt, daß der an- und der abströmseitige Lei­ tungsanschluß achsgleich angeordnet sind, damit die Einrich­ tung als Moduleinheit einfach und schnell in ein vorhandenes oder aufzubauendes Leitungsnetz einbaubar ist. Bei einer solchen Anordnung der Leitungsanschlüsse am Gehäuse ist es vorteilhaft, die Dichtkörper gemäß Anspruch 2 quer zur Achse der Leitungsanschlüsse anzuordnen, so daß sie auch quer zu dieser Achse bewegbar sind. Eine solche Anordnung ist insbesondere aus strömungstechnischer Sicht zu bevorzu­ gen, da dann die Strömung - einen genügend großen Quer­ schnitt der Durchgangsbohrung und Abstand der Dichtkörper zum Ventilsitz vorausgesetzt - mit geringem Widerstand durch das Gehäuse gelangt. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß der erforderliche Freiraum zum Abheben der Dichtkörper von ihrem Dichtsitz keinen Einfluß auf die Baulänge der Sicher­ heitsabsperreinrichtung hat, so daß die gesamte Ventilanord­ nung in einem Gehäuse mit genormter Länge untergebracht werden kann, wobei diese Normlänge der halben Einbaulänge bekannter Ausführungen entspricht.

Die Dichtkörper sind bei solchen Sicherheitsabsperreinrich­ tungen üblicherweise über eine Spindel mit der am Gehäuse angeflanschten Steuervorrichtung verbunden. Vorteilhaft sind die Spindeln beider Dichtkörper achsgleich angeordnet, wie in Anspruch 3 angegeben. Auch dieses Konstruktionsmerkmal hat keinen Einfluß auf die Baulänge der Sicherheitsabsperr­ einrichtung. Diese achsgleiche Spindelanordnung hat zudem den Vorteil, daß praktisch jede beliebige Steuervorrichtung eingesetzt werden kann, da sich die dann um 180° versetzt angeordneten Steuervorrichtungen gegenseitig nicht behindern und zu zwecken der Montage und Wartung gut zugänglich sind. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß gehäuseseitig ledig­ lich zwei Achsen festzulegen sind (Leitungsanschlußachse und Spindelachse), wodurch die Bearbeitung des Gehäuses verein­ facht wird.

Eine besonders wirtschaftliche Ausführung beschreibt An­ spruch 4. Hier ist als Gehäuse ein Vierflanschengehäuse vorgesehen, wobei zwei Flansche die Leitungsanschlüsse bil­ den und die beiden anderen quer dazu angeordneten Flansche zum Anbringen der Steuervorrichtungen vorgesehen sind. Ein solches Vierflanschengehäuse ist als Normteil handelsüblich und daher kostengünstig. Die innerhalb des Gehäuses vorzuse­ hende Wandung kann auf einfache Weise durch Schweißen ange­ bracht werden, wobei die Durchgangsbohrung mit den daran angeordneten Dichtsitzen von außen durch die Flanschöffnun­ gen für die Steuervorrichtungen bearbeitet werden kann. Neben den fertigungstechnischen Vorteilen ist diese Ausfüh­ rung auch besonders wartungsfreundlich, da die Steuervorrich­ tungen jeweils als Ganzes vom Ventilgehäuse abgeschraubt werden können, wonach Dichtkörper und Dichtsitz frei zugäng­ lich sind. Ein Ausbau der Sicherheitsabsperreinrichtung ist hierzu nicht erforderlich, es genügt das beim Wartungs­ betrieb übliche Absperren der Leitung am Hauptventil.

Insbesondere bei Sicherheitsabsperreinrichtungen für Druck­ gasleitungen an Feuerungsanlagen ist im Bereich zwischen den Absperrventilen eine Zwischenentlüftung oder eine zuverläs­ sige Dichtheitskontrolleinrichtung vorgeschrieben, die eine Leckage an dem in Durchflußrichtung gesehen ersten Ventil erkennt oder aber das dadurch entweichende Gas ins Freie ableitet. Im normalen Betrieb (bei geöffnetem Hauptventil) wird eine solche Lüftungsöffnung durch ein Ventil abgesperrt, das bei Druckabfall, also beim Sperren des Hauptventils selbsttätig öffnet. Eine solche Zwischenentlüftungsöffnung wird bei der erfindungsgemäßen Sicherheitsabsperreinrichtung vorteilhaft durch einen Kanal in der Wandung gebildet, der die Durchgangsbohrung mit der Atmosphäre verbindet (Anspruch 5). Vorteilhaft ist der Kanal innerhalb der Wandung vorgese­ hen, da hierdurch der Strömungswiderstand innerhalb des Ventilgehäuses so gering wie möglich gehalten wird. Alter­ nativ kann ein solcher Kanal auch durch ein seitlich in die Durchgangsbohrung mündendes Entlüftungsrohr gebildet sein.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in stark schematisierter Darstellung einen Längsschnitt durch eine Sicherheitsabsperr­ einrichtung in Schließstellung;

Fig. 2 einen um 90° gedrehten Längsschnitt im Bereich der Sitzventile;

Fig. 3 die Öffnungsstellung der Einrichtung in Schnittdarstellung nach Fig. 1 und

Fig. 4 die Öffnungsstellung der Einrichtung in Schnittdarstellung nach Fig. 2.

Die anhand der Figuren dargestellte Sicherheitsabsperrein­ richtung weist ein Gehäuse 1 mit vier Flanschanschlüssen 2 bis 5 auf. Dieses sogenannte Vierflanschengehäuse ist ein Normgehäuse mit zwei gegenüberliegenden Flanschanschlüs­ sen 2 und 3 (Leitungsanschlüsse) und zwei quer dazu und ebenfalls gegenüberliegend angeordneten Flanschanschlüssen 4 und 5 (Steuervorrichtungsanschlüsse) für Sicherheitssteuer­ vorrichtungen 6 und 7. Das Gehäuse 1 ist zum Einbau in eine Druckgasleitung vorgesehen und wird über den Flanschanschluß 2 mit dem anströmseitigen Leitungsende und den Flanschan­ schluß 3 mit dem abströmseitigen Leitungsende oder umgekehrt verbunden. Der Abstand der Flanschanschlüsse 2 und 3 ist genormt, so daß das Gehäuse 1 modulartig in vorhandene Lei­ tungsnetze einsetzbar ist.

Innerhalb des Gehäuses 1 ist eine Wandung 8 vorgesehen, die die Leitungsanschlüsse 2 und 3 voneinander trennt. Die Wan­ dung 8 weist zwei schräg ins Gehäuseinnere laufende Wandungs­ teile 9 auf, die durch ein parallel zur Achse 11 der Leitungs­ anschlüsse 2 und 3 liegenden Wandungsteil 10 verbunden sind. Innerhalb dieses achsparallelen Wandungsteils 10 ist fluch­ tend zu den Flanschanschlüssen 4 und 5 eine Durchgangsboh­ rung 12 vorgesehen, die an der Ober- und Unterseite als Dichtsitz 13 bzw. 14 ausgebildet ist.

Jedem Dichtsitz 13, 14 ist ein Dichtkörper 15, 16 zugeord­ net. Die beiden Dichtkörper 15, 16 sind gegenüberliegend zu beiden Seiten der Durchgangsbohrung 12 angeordnet und in Richtung der Bohrungsachse 17, die zugleich die Achse der Flanschanschlüsse 4 und 5 bildet, bewegbar. Die Dichtsitze 13, 14 bilden in Verbindung mit den Dichtkörpern 15, 16 zwei gegensinnig arbeitende Sitzventile 18, 19, die jeweils über eine Spindel 20, 21 mit den Sicherheitssteuervorrichtungen 6 bzw. 7 verbunden sind. Die Sicherheitssteuervorrichtungen 6, 7 sind in bekannter Weise ausgebildet und an den Flanschan­ schlüssen 4 und 5 des Gehäuses 1 befestigt. Die Spindeln 20 und 21 sind über einen Automatik-Dichtsatz 22 gegenüber dem Gehäuse 1 abgedichtet.

Jede Sicherheitssteuervorrichtung 6, 7 weist einen pneumati­ schen Hubzylinder 23 auf, dessen Kolben 24 mit der Ventil­ spindel 20 bzw. 21 verbunden ist. Der Kolben 24 ist in Schließrichtung des Ventils 18 bzw. 19 federkraftbeauf­ schlagt, so daß bei Druckabfall im Hubzylinder 23 der Dicht­ körper 15, 16 auf den zugehörigen Dichtsitz 13, 14 gepreßt wird. Die Druckversorgung der Hubzylinder 23 wird über ein nicht dargestelltes elektromagnetisches Ventil gesteuert.

Die beiden Sitzventile 18, 19 mit den zugehörigen Sicher­ heitssteuervorrichtungen 6, 7 arbeiten also völlig unab­ hängig voneinander.

Wie anhand der Fig. 2 und 4 dargestellt, weist die Wan­ dung 8 einen Kanal 25 auf, der die Durchgangsbohrung 12 über ein pneumatisches Ventil 26 am Ende des Kanals 25 mit der Atmosphäre verbindet. Das Ventil 26 ist selbsttätig öffnend, d. h. bei Druckabfall wird der Kanal 25 durch Abheben eines Ventiltellers 28 von seinem Dichtsitz mit der Atmosphäre verbunden. Der Ventilteller 28 ist über eine Spindel 29 mit einem Kolben 27 verbunden, der in Öffnungsrichtung des Ven­ tils 26 federkraftbeaufschlagt und in Schließrichtung druck­ beaufschlagbar ist.

Die vorstehend beschriebene Sicherheitsabsperreinrichtung arbeitet wie folgt:

Zum Öffnen der Sicherheitsabsperreinrichtung aus der in Fig. 1 dargestellten Schließstellung werden die Hubzylinder 23 der Sicherheitssteuervorrichtungen 6 und 7 gegen die Federkraft mit Druckluft beaufschlagt, wodurch die Dichtkör­ per 15 und 16 von ihren Dichtsitzen 13 und 14 abheben und die Leitungsanschlüsse 2 und 3 miteinander leitungsverbunden werden. Gleichzeitig wird das Ventil 26 druckluftbeauf­ schlagt, wodurch der Kolben 27, der über die Spindel 29 mit dem Ventilteller 28 verbunden ist, den Ventilteller 28 gegen Federkraft auf seinen Dichtsitz preßt und den Kanal 25 verschließt. Dies ist die normale Arbeitsstellung, in der die Leitungsanschlüsse 2 und 3 miteinander verbunden sind.

Im Gefahrfall wird die Druckluftzufuhr der Sicherheitssteuer­ vorrichtungen 6, 7 und des Ventils 26 durch ein nicht darge­ stelltes 3/2-Wegeventil unterbrochen und die Druckräume der Hubzylinder 23 werden mit der Atmosphäre verbunden. Die Kolben 24 werden dann durch Federkraft zurückgefahren, so daß die über die Spindeln 20, 21 verbundenen Dichtkörper 15, 16 auf ihren Dichtsitz 13, 14 gepreßt werden. Der Ventil­ durchgang ist dann gesperrt. Gleichzeitig wird das Ventil 26 drucklos gesteuert, so daß der Kolben 27 durch Federkraft zurückgefahren wird und das Ventil 26 öffnet. Damit ist der durch die Dichtkörper 15, 16 abgeschlossene Raum der Durchgangsbohrung 12 über den Kanal 25 mit der Atmosphäre verbunden. Dieser Schließvorgang läuft in weniger als einer Sekunde ab.

Wie die Darstellungen nach den Fig. 1 und 2 verdeutlichen, ist die Sicherheitsabsperreinrichtung in Schließstellung unabhängig von der Einbaulage in dieser Stellung leitungs­ druckunterstützt und rückschlagsicher. Das in Durchströmrich­ tung gesehen erste Sitzventil 18 (bzw. 19) wird durch den anstehenden Leitungsdruck in seiner Schließstellung unter­ stützt. Bei Undichtigkeit dieses ersten Ventils gelangt die Leckströmung über den Kanal 25 in die Atmosphäre, so daß der abströmseitige Leitungsteil auch dann noch von der Druck­ gaszufuhr abgeschlossen ist. Anstelle des Ventils 26 kann hier auch ein Druckfühler eingesetzt werden, der etwaige Undichtigkeiten des ersten Sitzventils 18 (bzw. 19) erkennt. Desweiteren kann dieser Raum zwischen den Dichtkörpern 15, 16 über den Kanal 25 mit einem neutralen Medium, beispiels­ weise Stickstoff druckbeaufschlagt sein, so daß bei Undich­ tigkeit eines Sitzventils 18, 19 ein Ausströmen des Druck­ gases aus der Leitung verhindert wird.

Claims (5)

1. Sicherheitsabsperreinrichtung, insbesondere für eine Druckgasleitung einer Feuerungsanlage, mit zwei in Reihe geschalteten in einem gemeinsamen Gehäuse angeordneten Sitz­ ventilen, die über zwei unabhängig voneinander arbeitenden Sicherheitssteuervorrichtungen betätigbar sind, wobei inner­ halb des Gehäuses eine die Leitungsanschlüsse der Einrich­ tung voneinander trennende Wandung mit einer durch den Dicht­ körper eines Ventils absperrbaren Durchgangsbohrung vorgese­ hen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zu beiden Seiten der Durchgangsbohrung (12) ein Dichtsitz (13, 14) für die zu beiden Seiten der Wandung (8) gegenüber­ liegend angeordneten Dichtkörper (15, 16) der beiden Ventile (18, 19) vorgesehen ist.

2. Sicherheitsabsperreinrichtung nach Anspruch 1, bei der die Leitungsanschlüsse achsgleich zu beiden Enden des Gehäu­ ses angeordnet sind, dadurch gekennzeich­ net, daß die Dichtkörper (15, 16) quer zur Achse (11) der Leitungsanschlüsse (2, 3) angeordnet und bewegbar sind.

3. Sicherheitsabsperreinrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 oder 2, bei der jeder Dichtkörper über eine Spindel mit seiner Steuervorrichtung verbunden ist, da­ durch gekennzeichnet, daß die Spindeln (20, 21) beider Dichtkörper (15, 16) achsgleich angeordnet sind.

4. Sicherheitsabsperreinrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß das Gehäuse (1) ein Vierflanschengehäuse ist, wobei zwei gegenüberliegende Flansche (2, 3) die Leitungsan­ schlüsse bilden und zwei quer zu den Leitungsanschlußflan­ schen (2, 3) angeordnete und sich gegenüberliegende Flansche (4, 5) zum Anflanschen der Steuervorrichtungen (6, 7) vorge­ sehen sind.

5. Sicherheitsabsperreinrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einer durch ein Ventil absperrbaren im Bereich zwischen den Ventilen angeordneten Entlüftungs­ öffnung, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenentlüftungsöffnung durch einen Kanal (25) in der Wandung (8) gebildet ist, der einerseits an der Außenseite des Gehäuses (1) und andererseits innerhalb der Durchgangs­ bohrung (12) mündet.