DE4337066A1 - Anlage zur Versorgung von Verbrauchern mit Gas, insbesondere instabilem Brenngas wie Acetylen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Versorgung von Verbrauchern mit Gas aus Gasbehältern, insbesondere zur Versorgung mit Brenngas, das unter Druck in einem Lösungsmittel gespeichert ist, wobei zwei Behältergruppen vorgesehen sind und für diese jeweils eine Entnahmeleitung vorhanden ist und wobei die zwei Entnahme­ leitungen schließlich in eine gemeinsame Verbraucherleitung münden und wobei in den Entnahmeleitungen sowie in der Verbraucherleitung gegebenen­ falls mehrere Elemente zur Gasmessung, Gassperrung und zur Gas-Druckregulie­ rung angeordnet sind.

Gasversorgungsanlagen, auf die die Erfindung abzielt, sind beispielweise der DE-PS 29 40 755 oder EP-PS 0 1 24 405 der entnehmbar. Dort sind Versorgungs­ anlagen beschrieben, bei denen die versorgenden Gasbehälter in zwei Gruppen aufgeteilt sind. Dabei dient diese Zweiteilung vor allem dazu, eine unter­ brechungsfreie Gasversorgung von Verbrauchern gerade auch beim Austausch einer Behältergruppe nach deren Entleerung zu ermöglichen. Dieses Gasversor­ gungsprinzip ist bis heute vielfach in Anwendung und wird insbesondere auch bei der Versorgung von Verbrauchern mit dem hochwertigen Brenngas Acetylen eingesetzt.

Insbesondere bei der Versorgung von Verbrauchern mit Acetylen oder vergleichbar leicht zerfallenden Brenngasen (Propylen) sind bei den beschriebenen Versorgungs­ anlagen jedoch besondere Sicherheitsstandards einzuhalten. Dies zeigt sich bei diesen Anlagen etwa dadurch, daß in den jeweils vorhandenen Gasleitungen eine Vielzahl von Absperrorganen (manuelle und ansteuerbare) vorhanden sind, die die auftretenden Gasflüsse in manigfacher Weise unterbrechen können. Ebenso ist der Einbau von flammensperrenden Bauteilen und von Drucküberwachungseinrich­ tungen bekannt. Trotz dieser Sicherheitselemente in bekannten Anlagen sind aber immer noch eine Reihe von Ausnahmesituationen möglich, in denen gefährliche Schaltzustände mit den bekannten Brenngasversorgungsanlagen entstehen können. Zu diesen Situationen gehören z. B. Stromausfälle, die ja die auf elektrischer Energie beruhenden Sicherheitselemente funktionsunfähig machen, sowie z. B. Brände und eine Reihe von Handhabungs- und Bedienungsfehler, bei denen es dann beispiels­ weise zu einer nicht mehr sensorisch kontrollierten Abgabe von Brenngas oder auch zu unerwünschten Druckverhältnissen in der Anlage kommen kann.

Die Aufgabenstellung zu vorliegender Erfindung bestand daher darin, Bauelemente und/oder Gestaltungsmaßnahmen anzugeben, die den Sicherheitsstandard bei den besagten Gasversorgungsanlagen weiter erhöhen.

Diese Aufgabenstellung wird gemäß vorliegender Erfindung dadurch gelöst, daß in den, den beiden Behältergruppen zugeordneten Entnahmeleitungen 2, 8 selbst­ schließende Absperrventile 3, 9 mit fernsteuerbaren, jedoch Energiezufuhr unab­ hängigen Schließantrieben angeordnet sind und daß diese mit Schließantrieben ausgestatteten Absperrventile 3, 9 mit einer gemeinsamen Steuereinheit 29 ver­ bunden sind, die diese steuert, wobei die Steuereinheit 29 ihrerseits mit sicher­ heitsrelevanten Signalgebern 30, 37 in Verbindung steht.

Bereits allein die Maßnahme, selbstschließende oder selbstschließfähige Absperr­ ventile mit fernsteuerbaren, energiezufuhrunabhängigen Schließantrieben in den Entnahmeleitungen vorzusehen, bringt einen Vorteil in der Grundsicherheit der betreffenden Anlagen, da derartige Absperrglieder lediglich unter Energiezufuhr in den geöffneten Betriebszustand übergehen und dort verbleiben. Das heißt also, daß, sobald eine geeignete Energiezufuhr der besagten Absperrglieder unterbleibt - wie dies beispielsweise bei einem Stromausfall eintritt - diese in den Schließzustand übergehen und somit jeder Gasfluß von den Speicherbehältern zu dem oder den Verbrauchern unterbrochen wird. Neben diesem intrinsischen Sicherheitselement wird mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Steuereinheit, die beide selbst­ schließenden Absperrventile mittelbar oder unmittelbar anzusteuern hat, eine Möglichkeit geschaffen, über eine einzige zentrale Stelle eine Vielzahl von sicher­ heitsrelevanten Größen zu erfassen und geeignet abzuprüfen, um dann gege­ benenfalls ein Schließen der angeschlossenen Absperrventile zu bewirken.

Eine eine gute Grundsicherheit ergebende Ausbaustufe der erfindungsgemäßen Gasversorgungsanlage darin, daß als sicherheitsrelevante Signalgeber, welche mit der Steuereinheit 29 zuammenwirken, zumindest ein, besser mehrere, Notaus­ schalter 37 und wenigstens ein an die Verbraucherleitung 24 angeschlossener Drucksensor 30 vorgesehen ist bzw. sind.

Der Sicherheitsstandard kann des weiteren dadurch erhöht werden, daß als weitere Signalgeber für die Steuereinheit 29 ein oder mehrere Feuermelder, ein oder mehrere, geeignet plazierte Temperatur-und Kontaktsensoren oder weitere Druck­ sensoren vorgesehen werden. Es ist beispielsweise zweckmäßig, die im Einsatz­ bereich des zugeführten Brenngases häufig ohnehin vorhandenen, automatischen Feuermelder mit der zentralen Steuereinheit zu verknüpfen. Ebenso ist die Verbindung manueller Feueralarmeinrichtungen mit der erfindungsgemäßen Steuereinheit vorteilhaft, da eine Betätigung dieser dann automatisch die Unter­ brechung der Gaszufuhr zur Folge hat. Ferner kann beispielsweise die funktions­ gerechte Ankoppelung der Gasspeicherbehälter an die Versorgungsanlage über einen oder mehrere Kontaktsensoren in der Kopplungseinheit sichergestellt werden, wobei diese Kontaktsensoren dazu wiederum mit der Steuereinheit zu verbinden sind.

Eine besonders vorteilthafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anlage besteht darin, daß die Steuereinheit 29 im wesentlichen zum einen aus einer elektrischen Schalt- oder Zentraleinheit 31 und zum anderen aus einem damit verbundenen und gesteuerten Mehrwege-Magnetventil 35 zum Schalten eines Steuergasstroms gebildet ist, wobei die elektrische Zentraleinheit 31 mit allen vorgesehenen, sicherheitsrelevanten Signalgebern elektrisch verbunden ist, andererseits das Magnetventil 35 über zwei getrennte oder eine sich teilende Gasleitung 28 mit pneumatisch arbeitenden, selbstschließfähigen Absperrventilen 3, 9 in Verbindung steht und wobei das Magnetventil die von der Zentraleinheit zu veranlassende Schaltung des Steuergases leistet.

Mit Vorteil ist die Steuereinheit 29 bzw. die Zentraleinheit 31 insbesondere zur gleichzeitigen Verarbeitung einerseits binärer Signale und andererseits variierender Dauersignale geeignet ausgebildet. Dies bedeutet, das die zwei hier im wesent­ lichen auftretenden Signaltypen, nämlich das binäre Signal von beispielsweise Notausschaltern oder Feuermeldern einerseits und die Permanentsignale von beispielsweise Drucksensoren andererseits ein und der selben Einheit zugeführt und dort verarbeitet werden können.

Eine besonders einfache und kostengünstige, jedoch auch etwas vermindert leistungsfähige Realisierung der Steuereinheit 29 bzw. der Zentraleinheit 31 besteht in einem Schwellenrelais (beispw. in einem Pepperl+Fuchs-Relais. Ein derartiges Relais wird erst durch Zufuhr einer bestimmten Spannung zu einer Schaltung veranlaßt, wobei ein Schaltvorgang im Falle von binären Signalgebern, beispielsweise Notausschaltern, eben durch Betätigung dieser erzielt wird, im Falle von Permanentsignalen tritt dagegen erst eine Schaltung ein, wenn ein ent­ sprechender Spannungswert erreicht wird. Diese Variante der Erfindung kann daher vor allem dann eingesetzt werden, wenn die Einhaltung bestimmter Obergrenzen, z. B. die Einhaltung bestimmter Druckobergrenzen, gewährleistet sein soll.

Ein auf dem gleichen Kerngedanken wie obiges beruhender Vorschlag besteht ferner darin, bereits das versorgende Gasflaschenbündel oder den gasflaschen­ bestückten Trailer (=Anhängewagen), derart auszubilden, daß ein selbstschlies­ sendes Absperrventil 50 in der noch zum Bündel oder Trailer gehörenden Gasent­ nahmeleitung vorgesehen ist, dieses sich also noch vor der Anschlußkupplung 10a des Bündels oder Trailers befindet, wobei am Bündel oder Trailer - oder am Absperrventil selbst - außerdem noch eine Anschlußmöglichkeit zur Herstellung einer Verbindung zwischen dem Absperrventil und einer Steuereinheit vorhanden sein muß. In dieser Erfindungsvariante ergeben sich insbesondere bei noch nicht angeschlossenen Gasflaschenbündeln oder -trailern zusätzliche Sicherheitsaspekte, da z. B. bei defektem oder versehentlich geöffnetem Abgabeventil 10 des Fla­ schenbündels oder -trailers das vorgelagerte Selbstschlußventil den jeweiligen Gasspeicher trotzdem verschlossen hält. Ebenso tritt ein automatischer Verschluß dieser Gasspeicher-Einheiten bei unsachgemäßer Entfernung dieser von einer Anschlußstelle ein, da bei Entfernung der Einheiten von der Anschlußstelle zwangs­ läufig auch die Unterbrechung der Verbindung zwischen dem integrierten, selbst­ schließendem Absperrventil und der Steuereinheit erfolgt.

Anhand der Figur wird die Erfindung im folgenden nun beispielhaft näher erläutert.

Die Figur zeigt eine Versorgungsanlage für Acetylen auf der Basis von zwei Ace­ tylengasflaschenbündeln 1, 7, die gefüllt einen Acetylendruck von etwa 20 bar zur Verfügung stellen. An die Bündel 1, 7 sind über Anschlußkupplungen 4a, 10a Ent­ nahmeleitungen 2, 8 angeschlossen, wobei jeweils eine zu einem Bündel gehören­ de, manuelle Absperrapparatur 4 bzw. 10 darüber hinaus angeordnet ist. Ebenfalls in den Entnahmeleitungen und benachbart zu den manuellen Absperrhähnen 4, 10 sind selbstschließende Absperrventile 3, 9 installiert, die fernsteuerbare, energie­ zufuhrunabhängige Schließantriebe, beispielsweise mit der Energie einer gespann­ ten Feder arbeitende Antriebe, besitzen. Die beiden Entnahmeleitungen 2, 8 münden schließlich in eine Schalt- und Regelstation 40, in der der an eine angeschlossene Verbraucherleitung 24 zu liefernde Gasstrom geeignet mit den Entnahmeleitungen 2, 8 verbunden wird. Außerdem ist in der Schalt- und Regelstation 40 die Um­ schaltmöglichkeit zwischen den beiden Entnahmeleitungen 2, 8 und somit zwischen den Gasbündeln 1 und 7 enthalten. Ansonsten ist die Funktionsweise dieser Schalt- und Regelstation 40 hier nicht weiter von Belang und eine Detail­ beschreibung kann daher an dieser Stelle unterbleiben (ein Beispiel hierzu kann etwa der DE-PS 29 40 755 entnommen werden). Die an die Schalt- und Regel­ station 40 folgende Verbraucherleitung 24 enthält ihrerseits ein weiteres, manuell betätigbares Absperrorgan 22, das benachbart zur Schalt- und Regelstation 40 angeordnet ist und von dem die Leitung 24 schließlich zu den Verbrauchern weiterführt.

Die erfindungsgemäß wesentlichen, in den Entnahmeleitungen 2, 8 angeordneten, selbstschließenden Absperrventile 3, 9 und insbesondere deren fernsteuerbare Schließantriebe sind nun über eine gemeinsame Verbindungsleitung 28 mit einer gemeinsamen Steuereinheit 29 verbunden. Diese Steuereinheit 29 besitzt mehrere Elemente und insbesondere eine Mehrzahl von Signalleitungsanschlüssen S₁-S₃, die letztlich alle mit der - in der Steuereinheit 29 befindlichen - Zentraleinheit 31 in Verbindung stehen. Diese Zentraleinheit 31 leistet die Verarbeitung aller über die Signalanschlüsse S₁-S₃ einlaufenden Signale. Dabei sind die Signale, die erfindungsgemäß vorgesehen und welche erfindungsgemäß zu verarbeiten sind in zwei Gruppen einteilbar: einerseits sind dies binäre Signale, d. h. also "1" oder "0" Signale, und andererseits ist die Verarbeitung von Dauersignalen vorgesehen, welche jedoch nur Werte innerhalb, unter- oder oberhalb bestimmter Grenzwerte annehmen dürfen. Ein binärer Wert kann z. B. von einem angeschlossenen Not­ ausschalter 37 übermittelt werden, während ein variierendes Dauersignal beispiels­ weise von einem Drucksensor 30 stammen kann. Bei Erhalt eines entsprechenden Warnsignals, d. h. also z. B. bei Erhalt eines Notaus-Signals oder bei Erhalt eines nicht zulässigen Dauersignals, erfolgt dann durch die Zentraleinheit 31 eine Reak­ tion derart, daß das Schließen der selbstschließfähigen Absperrventile 3 und 9 veranlaßt wird. Hierbei sei nochmals darauf hingewiesen daß dieser Schließvorgang aufgrund der vorgesehenen, energiezufuhrunabhängigen Schließventile 3, 9 ohne weitere Energiezufuhr erfolgen kann.

Im in der Figur gezeigten Fall ist der eben angesprochene Auslösungsmechanismus pneumatisch ausgebildet. Hierzu ist mit der Zentraleinheit 31 ein Mehrwege­ Magnetventil 35 verbunden, welches auf ein von der Zentraleinheit 31 zu liefern­ des Signal die Verbindung von einer Steuergasquelle 45 zu den Absperrventilen 3, 9 herstellt oder unterbricht. Die Absperrventile 3, 9 werden im gezeigten Fall also zu­ nächst durch ein zugeführtes Steuergas in "Offen"-Stellung gebracht und das Acetylen kann dann aus den Flanschenbündeln 1, 7 zur Druckregelstation 40 fließen. Das Steuergas, das zur Öffnung der beispielsweise mit Federkraft ar­ beitenden Absperrventile 3, 9 dient - z. B. Druckluft mit ca. 8 bar - wird dabei über einen Anschluß 32 und einen manuellen Absperrhahn 33 dem Magnetventil 35 zugeführt und fließt im Anschluß daran über eine Verbindungsleitung 28 zu den selbstschließenden Absperrgliedern 3, 9. Wird nun der Zentraleinheit 31 ein Alarm- oder Fehlersignal von einem der Signalgeber 30, 37 oder auch von einem Feuer­ melder 38 übermittelt, so wird in der gezeigten, pneumatischen Ausgestaltung dem Magnetventil 35 von der Zentraleinheit 31 das Umschaltsignal zugeführt, wodurch einerseits die Steuergaszufuhr unterbrochen und andererseits das bereits in der Leitung 28 befindliche, unter Druck stehende Steuergas über den Abzweig des Mehrweg-Magnetventils 35 und einen daran angeschlossenen Sinterpfropfen 34 abgeleitet wird. Auf diese Weise wird ein Schließvorgang der selbstschließenden Absperrventile 3 und 9 ausgelöst, weshalb in der Folge kein weiteres Brenngas mehr von den Flaschenbündeln 1, 7 zur Druckregelstation 40 nachfließen kann. Damit ist gewährleistet, daß nur noch Restbestände an Brenngas auf der Verbrau­ cherseite der gezeigten Gasversorgung verfügbar sind und somit "Schlimmeres" aus Gründen unkontollierter Brenngaszufuhr nicht mehr passieren kann.

Die niedrigste Ausbaustufe des erfindungsgemäßen Sicherheitssystems besteht darin, daß an der unter einem Solldruck zwischen 0,8 und 1 ,5 bar zu haltenden Verbraucherleitung 24 ein Drucksensor 30 (Kontaktmanometer) angeschlossen ist, der sein Meßergebnis über Leitung 36 und den Signalanschluß S1 an die Zen­ traleinheit 31 der Steuereinheit 29 übermittelt. Außerdem ist in dieser Ausbaustufe zumindest ein, an geeigneter Stelle angeordneter Notausschalter 37 vorgesehen.

Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Basisausgestaltung beschränkt sondern sie kann beispielsweise gemäß den im folgenden geschilderten Möglichkeiten vorteil­ haft und zweckmäßig ergänzt sein:

• 1. Passiver und aktiver Schutz bei Bränden durch Anschluß von manuellen und automatischen Feuermeldern (siehe Element 38 an S3);
• 2. Funktionskontrolle durch Anordnen von Kontaktsensoren an entsprechenden Stellen, beispielsweise in den Anschlußkupplungen 4a und 10a; Wirkung: falls diese Kon­ taktsensoren kein Positivsignal an die Steuereinheit 29 liefern, werden die Absperr­ glieder 3, 9 nicht geöffnet oder es erfolgt das Schließen der Absperrglieder 3, 9;
• 3. Temperaturkontrolle von Anlagenteilen durch den Einbau von Temperatursensoren, falls beispielsweise Gasleitungen in hitzekritischen Raumbereichen verlegt sind.

Es bleibt festzuhalten, daß die Erfindung nicht auf die genannten Beispiele be­ schränkt ist, da in der Praxis durchaus weitere, sensorisch erfaßbare Risiken vor­ handen sein können, die ebenfalls erfindungsgemäß verarbeitbar sind und daher die hier beschriebene Erfindung auch dort einsetzbar ist. In jedem Falle werden mit vor­ liegender Erfindung also einige zusätzliche Sicherheitsstufen bei den angespro­ chenen Gasversorgungsganlagen realisiert, wobei dies zudem ohne erheblichen Mehraufwand erreicht wird., da die eingesetzten Bauelemente relativ kostengünstig verfügbar sind.

Claims (7)

1. Anlage zur Versorgung von Verbrauchern mit Gas aus Gasbehältern insbesondere zur Versorgung mit Brenngas, das unter Druck in einem Lösungs­ mittel gespeichert ist,
bei der zwei Behältergruppen vorgesehen sind und für diese jeweils eine Entnahmeleitung (2, 8) vorhanden ist, wobei die Entnahmeleitungen schließlich in eine gemeinsame Verbraucherleitung (23) münden
und wobei in den Entnahmeleitungen sowie in der Verbraucherleitung gegebenen­ falls mehrere Elemente zur Gasmessung, Gassperrung und zur Gas-Druckregulie­ rung angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet,
daß in den Entnahmeleitungen (2, 8) selbstschließende Absperrventile (3, 9) mit fernsteuerbaren, energiezufuhrunabhängigen Schließantrieben angeordnet sind
und daß diese mit Schließantrieben ausgestatteten Absperrventile (3, 9) mit einer gemeinsamen Steuereinheit (29) verbunden sind und von dieser gesteuert werden,
wobei die Steuereinheit (29) ihrerseits mit sicherheitsrelevanten Signalgebern (30, 37) in Verbindung steht.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als sicherheitsrelevante Signalgeber, welche mit der Steuereinheit (29) verbunden sind, wenigstens ein Notausschalter (37) und wenigstens ein Drucksensor (30), der an die Verbraucher­ leitung (24) angeschlossen ist, vorgesehen sind.

3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als weitere Signalgeber für die Steuereinheit (29) ein oder mehrere Feuermelder, ein oder mehrere Temperatur-, Kontakt- oder Drucksensoren vorhanden sind.

4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (29) im wesentlichen aus

• - einer elektrischen Schalt- oder Zentraleinheit (31)
• - und einem damit verbundenen und steuerbaren Mehrwege-Magnetventil (35) besteht,
  wobei die Zentraleinheit (31) mit allen sicherheitsrelevanten, elektrischen Signalgebern verbunden ist
  und wobei das Magnetventil (35) über getrennte oder eine sich teilende Gasleitung (28) mit pneumatisch arbeitenden, selbstschließfähigen Absperrventilen (3, 9) in Verbindung steht
  und wobei das Magnetventil die von der Zentraleinheit zu veranlassende Schaltung eines Steuergases leistet.

5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (29) bzw. die Zentraleinheit (31) zur gleichzeitigen Verarbeitung einerseits binärer Signale und andererseits variierender Dauersignale geeignet ausgebildet ist.

6. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentraleinheit (31) ein Schwellenrelais ist.

7. Gasflaschenbündel oder -trailer (=gasflaschenbestückter Anhängewagen), dadurch gekennzeichnet, daß ein selbstschließendes Absperrventil (50) in der Gasentnahmeleitung vor der Anschlußkupplung (10a) des Bündels oder Trailers angeordnet ist.