DE594620C - Einrichtung zur maschinellen Bewegung von Absperrorganen fuer gespannte oder erhitzte Medien - Google Patents

Description

Bei elektrisch oder durch einen sonstigen Kraftantrieb betätigten Absperrorganen ist darauf zu. achten, daß nach Freigabe eines geringen Schieberquerschnittes oder nach öffnen einer Umführung der Öff nungsvorgang durch den Elektromotor o·. dgl. unterbrochen wird, einmal, um schädliche Dampfstöße und Überbeanspruchüngen durch zu schnelle Leitungserwärmung zu vermeiden, ander er-

xo seits auch, um einen Druckausgleich beider Schieberseiten zu erreichen, um das Öffnen des Organs mit geringen Motorleistungen zu bewerkstelligen.

Es sind bereits Vorrichtungen bekanntgeworden, urn Hähne, Ventile, Schieber u. dgl. zur Zuführung von Wasser, Dampf, Gas usw. selbsttätig zu öffnen, während eines festgesetzten Zeitraumes offen zu halten, nach dieser Zeit wieder zu schließen, für eine festgesetzte Zeitdauer geschlossen zu halten usw. Derartige Einrichtungen eignen sich nur für sich genau periodisch wiederholende Vorgänge, wie sie im Dampfkraftwerk in der chemischen Industrie, kurz überall, wo Absperrorgane mit elektrischem Antrieb benötigt werden, so gut wie gar nicht vorkommen. Überdies handelt es sich nicht wie beim Gegenstand vorliegender Erfindung um einen Zwischenstellungsschalter, sondern um einen Endschalter.

Man hat bereits vorgeschlagen, auf der Antriebsspindel einen Auslöser anzubringen, der nach geringem Anheben des Absperrorgans, also in Abhängigkeit vom Weg des Absperrorgans, einen sogenannten Zwischen-Stellungsschalter unterbricht und damit den Antriebsmotor abstellt. Diese Bauart hat aber viele Nachteile. Der Zwischenstellungsschalter ist meist baulich schwer unterzubringen und vergrößert gewöhnlich die Bau- ^₀ maße des Schiebers, verhindert manchmal eine leichte Zugänglichkeit der Stopfbüchse, ist der Abnutzung ausgesetzt und bei der großen Steighöhe der Spindelgewinde natürlich nur sehr ungenau einzustellen. Im Betrieb liegt der Zwischenschalter meist an unzugänglicher Stelle; der Moment des Abschaltens kann daher nur sehr schwer verändert werden. Nach einiger Betriebszeit wird der gesamte Schalter bei undichter Stopfbüchse durch das Betriebsmedium angegriffen und verschmutzt und manchmal in kürzester Zeit zerstört. Die Isolierung des ganzen Systems muß daher außerordentlich sorgfältig durchgebildet werden. Auch der Betrieb solcher Zwischenstellungsschalter ist umständlich insofern, als nach dem Abschalten in der Anwärmestellung der Motor besonders wieder eingeschaltet werden muß. Die Anwärmezeit ist hierdurch von Zufälligkeiten der Bedienung abhängig, und nach beendigtem Anwärmen bei oftmaligem öffnen und Schließen wird jedesmal der Schieber unnötigerweise in der Haltestellung stillgesetzt. Letzterer Umstand erschwert z. B. die Kornbination des Schiebers mit irgendwelchen

Regelorganen, die Druck, Temperatur, Menge u. dgl. konstant halten sollen. Beim Schließvorgang bleibt der Schieber kurz vor der Endlage nochmals stehen, falls nicht besondere konstruktive Maßnahmen getroffen werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß alle die genannten iNTachteile bekannter Konstruktionen dadurch behoben werden können, daß das Abstellen ίο des Schiebers nicht mehr in Funktion seines Öffnungsweges, sondern in Funktion der Öffnungszeit bewirkt wird.

Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß nach Ablauf einer bestimmten, einstellbaren und vom Wege des Absperrorgans unabhängigen Zeit nach Beginn der Öffnungsbewegung der Bewegungsantrieb selbsttätig abgeschaltet und gegebenenfalls erst nach Ablauf einer weiteren, gleichfalls einstellbaren Zeit wieder eingeschaltet wird. Derartige Zeitschalter gestatten die Beschränkung der Bauhöhe des Absperrorgans auf das denkbar äußerste Maß. Die Vorteile nicht steigender Spindel werden voll auf rechterhalten. Mit Zeitschalter ausgerüstete Absperrorgane lassen sich auch bei größter Raumbeschränkung einbauen. Die Einstellung der Zeitschalter kann auf Sekunden genau erfolgen. Die Einstellung ist von fortschreitender Abnutzung unabhängig. Da der Zeitschalter nicht an den Ort des Absperrorgans gebunden ist, kann er z. B. in der elektrischen Zentrale angeordnet sein, wo er der Hitze entzogen und so leicht zugänglich ist, daß seine Verstellung mit wenigen Handgriffen in kürzester Zeit und bequem möglich ist. Der Zeitschalter ist gegen ausströmende Betriebsmittel, gegen Schmutz und Staub, gegen Wärmespannung, kurz, gegen alle chemischen, mechanischen und elektrischen Beanspruchungen geschützt. Dementsprechend wird die Ausführung des Zeitschalters billig. Der Zeitschalter gefährdet den ordnungsmäßigen Schluß des Absperrorgans nicht im geringsten und kann bei Bedarf mit einem Handgriff außer Funktion gesetzt werden. Zeitsehalter erschweren auch keinesfalls die Kombination des Absperrorgan mit irgendwelchen Regeleinrichtungen.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigt: Abb. ι eine schematische Schaltskizze einer Schaltvorrichtung nach der Erfindung für durch einen Elektromotor angetriebene Absperrorgane,

Abb. 2 eine Einzelheit einer Druckknopfsteuerung,

Abb. 3 eine weitere Ausführungsform nach Abb. ι mit hydraulischem Antrieb des Absperrorgans.

In Abb. ι ist r der keilförmige Absperrkörper eines Absperrschiebers, der durch den Elektromotor 2 und die Zahnräder 3 und 4 sowie die Schieberspindel 5 bewegt wird. Auf der Spindel ist ein Bund 6 mit Stellungszeiger 7 angeordnet, der in der höchsten und tiefsten Stellung des Absperrkörpers die Schalter 8 und 9 auslöst, so daß der Motor 2 stillgesetzt wird.

Der bei den bekannten Konstruktionen zur Erzielung einer Zwischenausschaltung des Antriebes erforderliche Zwischenschalter zwischen den Schaltern 8 und 9 ist dadurch vermieden, daß die Zwischenausschaltung durch ein Zeitrelais gesteuert wird. Das Zeitrelais besteht in einem um die Achse 20 drehbaren Hebel 10, der durch eine Feder 13 in seine untere Endstellung gezogen wird und durch den Anker eines Solenoides 11 in seine obere Endstellung gezogen werden kann, die durch eine mit Feingewinde versehene Einstellschraube 12 verstellt werden kann. Der Hebel 10 ist mit einer Rolle 21 verbunden, die in Eingriff mit einer Windflügelbremse 14 steht. Beim Zurückgehen des Hebelarmes 10 in seine Ruhestellung, d. h. in seine untere Endlage, wird die Rückkehrbewegung durch die Windflügelbremse 14 gebremst, so daß für diese Bewegung ein bestimmter Zeitraum erforderlich ist. An Stelle der Windflügelbremse 14 oder neben dieser kann naturgemäß auch ein beliebiges anderes Hemmwerk, beispielsweise eine Zahnrad- oder Ankerhemmung, ein Flüssigkeitskatarakt o. dgl. Verwendung finden.

Die Einschaltung der verschiedenen Bewegungsvorgänge erfolgt im dargestellten Falle durch eine Druckknopfsteuerung. Soll der Schieber aus der geschlossenen Lage in die Anwärmestellung überführt werden, so wird ein Druckknopf 22 niedergedrückt, für das einfache Öffnen oder Schließen ein Druckknopf 23 bzw. 24. Außerdem ist noch ein Druckknopf 25 vorgesehen, der die augenblickliche Stillsetzung der Schieberbewegung zu jedem Zeitpunkte ermöglicht.

Die Wirkungsweise der· Einrichtung ist folgende:

Beim Eindrücken des Druckknopfes 22 (Anwärmen) wird sofort und unabhängig von der Dauer des Eindrückens der Hebel 10 durch das Solenoid 11 bis zum Anschlag gegen die Einstellschraube 12 hochgezogen, da durch das Niederdrücken dieses Druckknopfes der Erregerstromkreis 26 des Solenoides ι τ geschlossen wird. Gleichzeitig wird durch das Niederdrücken des Druckknopfes 22 der Erregerstromkreis 27 der Erregerspule 16 des Motorschalters 28 erregt und hierdurch der Motorschalter 28 eingerückt, so daß der Elektromotor2 im Sinne des öffnens des Schiebers zu laufen beginnt. Gleichzeitig wird der

mit dem Schalter 28 verbundene Schaltarm 29 in seine obere Stellung gebracht und hierdurch ein den Druckknopfschalter 22 überbrückender Stromkreis 30 geschlossen, so daß nach Loslassen des Druckknopfes 22 das Solenoid 16 erregt bleibt und den Moforschalter 28 in der eingeschalteten Stellung hält. Sobald der Hebel 10 des Zeitrelais den in dem Erregerkreise 26 des Solenoides 11 des Zeitrelais liegenden Schalter 31 losgelassen hat, wird auch dieser Erregerkreis 26, und zwar durch den Schalter 31 unterbrochen, so daß der Hebel 10 sich nunmehr unter der Wirkung der Feder 13 wieder abwärts bewegen kann, von den durch das Niederdrücken des Druckknopfes 22 eingeschalteten Stromkreisen 26, 27 und 30 ist nach Loslassen desselben nur noch der Stromkreis eingeschaltet, in dem das den Motorschalter 28 eingeschaltet haltende Solenoid 16 liegt. Bei der Abwärtsbewegung des Hebels 10 des Zeitrelais stößt dieser nach Ablauf einer einstellbaren gewissen Zeit gegen den an dem Stromkreis 30 liegenden Schalter 15 und schaltet diesen aus.

Hierdurch fällt infolge Ausschaltens der Erregung des Solenoides 16 der Motorschalt&r 28 ab und unterbricht den Antriebsstrom des Elektromotors 2, der Schieber wird also in einer Zwischenstellung stillgesetzt. Durch Drücken des Kontaktknopfes 23 (öffnen) kann der Schieber in die vollends geöffnete Lage übergeführt werden, da durch das Niederdrücken dieses Knopfes die Stromkreise 27 und 30 wieder geschlossen werden. Die Ausschaltung in der Endstellung erfolgt dann durch den Endschalter 9.

Die Wiedereinschaltung des Antriebes nach einem bestimmten Zeitraum des Stillstandes in der Anwärme- und Druckausgleichsstellung kann auch selbsttätig dadurch erfolgen, daß beim Öffnen des Schalters 15 durch den Hebel 10 gleichzeitig ein zweites Zeitrelais in Tätigkeit tritt, das nach Ablauf einer einstellbaren Anwärmezeit, die erheblich größer sein kann als die Laufzeit des ersten Relais, den Kontakt 23 auf kurze Zeit schließt, so daß die gleiche Wirkung eintritt, als wenn der Druckknopf gedrückt würde.

Soll der Schieber geschlossen werden, so wird der Druckknopf 24 (Schließen) niedergedrückt und hierdurch der Stromkreis 32 geschlossen. Das in dem Stromkreis 32 liegende Solenoid 33 wird erregt und der den Elektromotor 2 im Sinne. des Schließens steuernde Motorschalter 34 eingerückt. Der mit Motorschalter 34 gekoppelte Kontaktarm 35 gelangt in seine obere Schaltstellung, so daß der Stromkreis 36 geschlossen wird, der nach Loslassen des Kontaktknopfes 24 die Weitererregung des Solenoides 33 bewirkt, bis die Unterbrechung durch den unteren Endschalter 8 nach völligem Schließen des Schiebers eintritt.

Durch einfaches Drücken des Kontaktknopfes 23 (öffnen) wird eine Ausschaltung des Schieberantriebes in der Anwärme- oder Druckausgleichsstellung vermieden. Wenn nicht der Haltknopf 25 niedergedrückt wird, erfolgt vielmehr eine völlige Öffnung des Schiebers, bis der Endschalter 9 eine Ausschaltung des Elektromotors bewirkt.

Wie in Abb. 2 dargestellt, können die beiden Kontaktknöpfe Anwärmen oder Öffnen miteinander kombiniert und konzentrisch angeordnet werden. Der äußere Knopf 17 schließt durch die Kontaktpaare 18 und 19 die Kontakte a, b und c, die auch in der Abb. 1 eingezeichnet sind. Die Wirkung des Knopfes 17 entspricht also der des Kontaktknopfes 22 in Abb. 1. Der Schieberantrieb wird also in der Anwärme- oder Druckausgleichsstellung ausgeschaltet. Werden jedoch die Knöpfe 17 und 37 gleichzeitig gedrückt, so tritt die gleiche Wirkung ein, als wenn der Knopf 23 in Abb. 1 allein niedergedrückt wird, d. h. der Schieber wird, ohne anzuhalten, in die geöffnete Stellung geführt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 3 ist an Stelle eines Elektromotorantriebes ein hydraulischer Antrieb dargestellt. Auf der Schieberspindel 5 ist der Kolben 38 eines Servomotors angeordnet, der durch ein geeignetes Druckmittel, beispielsweise Drucköl, beaufschlagt wird. Die Steuerung des Druckmittels erfolgt durch zwei Kolbenschieber 39 und 40, die an die Stelle der beiden Motorschalter 28 und 34 der Abb. 1 treten, also durch die Anker der Solenoide 16 und 33 in Abb. ι verstellt werden. Das Druckmittel wird durch die Rohrleitung 41 zugeführt und durch die Rohrleitung 42 abgeführt. Wird der Kolbenschieber 40 durch Erregen des Solenoides 16 angehoben, so wird der Abflußraum aus dem unter dem Kolben 38 liegenden Zylinderraumlager 44 gesperrt und der Zufluß geöffnet, während der Raum 43 über dem Kolben 38 an die Abflußleitung 42 angeschlossen bleibt, da der Kolbenschieber 39 in der Ruhestellung verharrt. Es findet also ein Anheben des Kolbens 38 sowie ein Öffnen des Absperrschiebers statt. Bleibt der Kolbenschieber 40 in der Ruhestellung, und wird der Kolbenschieber 39 durch Erregung des Solenoides 33 angezogen, so tritt der umgekehrte Vorgang, nämlich Steuerung des Absperrschiebers, im Sinne des Schließens ein. Die elektrische Schaltanordnung ist die gleiche wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. i. Die Ausschaltung des hydraulischen Schieberantriebes in der Anwärme- oder Druckausgleichsstellung erfolgt also in gleicher Weise wie dort.

Das Zeitrelais mit den zugehörigen Schalteinrichtungen kann an beliebiger Stelle, beispielsweise in die Betriebszentrale, eingebaut werden. Es ist daher allen Beeinflussungen durch das Betriebsmedium entzogen, leicht und absolut genau einzustellen und den verschiedensten Bedingungen anzupassen, dabei unbedingt betriebssicher und einfach in der Bedienung. Es ist unabhängig "von Abnutzung, vereinfacht die Schieberkonstruktion und bringt eine Reihe von bereits angegebenen Vorzügen im Betriebe gegenüber den bisher bekanntgewordenen Anordnungen.
An Stelle der in den dargestellten Ausführungsbeispielen verwendeten Kraftantriebe (Elektromotor und hydraulischer Antrieb) kann naturgemäß jeder andere geeignete Kraftantrieb sinngemäß Verwendung finden.

Die Zeitbegrenzung kann in beliebiger

ao Weise, beispielsweise durch ein elektrisch auslösbares Federwerk, ein elektrisches Uhrwerk o. dgl. bewirkt und der jeweilige Zustand selbsttätig durch geeignete Vorrichtungen, beispielsweise Lichtzeichen, akustische Signale o. dgl., angezeigt werden.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Einrichtung zur maschinellen Bewegung von Absperrorganen für gespannte oder erhitzte Medien, gekennzeichnet durch ein elektrisches Zeitrelais, das im Augenblick des Öffnens des Absperrorgans in Bewegung gesetzt wird und nach Ablauf -einer bestimmten, leicht verstellbaren, vom Weg des Absperrorgans unabhängigen Zeit, vom Beginn der Öffnungsbewegung ab, den Bewegungsantrieb selbsttätig abschaltet.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Relais nach Ablauf einer bestimmten, leicht verstellbaren Zeit den von ihm stillgesetzten Bewegungsantrieb selbsttätig wieder einschaltet.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitauslöseorgan im Relais im Augenblick des Einschaltens der Öffnungsbewegung des Absperrorgans von einem Magneten entgegen einer Federspannung 0. dgl. bis zu einem verstellbaren Anschlag angezogen und sofort durch die Federspannung

   o. dgl., z. B. entgegen der Wirkung einer Bremsvorrichtung, wieder zurückgezogen wird, wobei auf dem Rückweg die mittelbare Ausschaltung des Bewegungsantriebes des Absperrorgans und gegebenenfalls nach einer einstellbaren weiteren Zeitspanne dessen Wiedereinschaltung erfolgt.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitrelais absehaltbar angeordnet ist, so daß das Absperrorgan, gegebenenfalls ohne anzuhalten, voll geöffnet und geschlossen werden kann.·

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen