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Druckluftakkumulator mit Sicherheitssteuerung Bei allen Druckluftakkumulatoren
sind im wesentlichen zwei Einrichtungen vorhanden, nämlich eine Vorrichtung, welche
die An- und Abstellung der Pumpenlieferung bewerkstelligt, und eine ebenfalls vom
Akkumulator gesteuerte Einrichtung, das Sicherheitsabsperrv entil, welche die Wasserentnahme
bei Erreichung des tiefsten Wasserstandes verhindert, wodurch es unmöglich gemacht
wird, daß die hochgespannte Belastungsluft in die Betriebsrohrleitung gelangen kann.
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Der 'Druckluftakkumulator ist bekanntlich eine Verbesserung des Gewichtsakkumulators,
bei welchem ein mit Ballast beschwerter Tauchkolben sich in einem Zylinder auf und
ab bewegt. Bei dem Gewichtsakkumulator war ein automatischesAbsperrventil unnötig,
weil bei tiefstem Stande des Belastungsgewichtes höchstens die Rohrleitung drucklos
werden konnte, was für den Betrieb keine Gefahr bedeutet. Dagegen wurde eine sogenannte
Rohrbrucheinrichtung nötig, welche die weitere Wasserentnahme verhinderte, wenn
im Betrieb ein Rohr- oder Zylinderbruch eingetreten war. Bei dem Gewichtsakkumulator
entstand dann stets eine große Gefahr wegen des zu schnellen Absinkens. der schweren
Belastungsgewichte.
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Bei Druckluftakkumulatoren hat man eine Rohrbruchsicherung nicht für
notwendig gehalten, weil man annahm, daß durch das vorhandene Sicherheitsabsperrventil
der Akkumu= lator ohnehin vom Betriebsnetz abgeschaltet wird, wenn der tiefste Flüssigkeitsstand
erreicht ist. Die Erfahrung hat jedoch gezeigt, daß diese Annahme irrig ist. Es
konnte festgestellt werden, daß, wenn bei einem Rohrbruch der Flüssigkeitsstand
im Akkumulator sehr rasch absinkt, die vom Flüssigkeitsstand oder vom Druck abhängige
Steuerung zu träge arbeitet, um ein rechtzeitiges Schließen des Sicherheitsabsperrventils
zu veranlassen. Es können dann erhebliche Mengen Druckluft in das Rohrleitungsnetz
gelangen, was gerade durch das Sicherheitsabsperrventil verhindert werden soll.
Diese
Erfahrung hat dazu geführt, auch bei Druckluftakkumulatoren die Anordnung einer
Rohrbruchsicherung in Erwägung zu ziehen. Diese Erwägungen stellen aber keinen zum
Stand der Technik gehörigen Vorschlag dar. Da das vorhandene Sicherheitsabsperrventil
im Falle eines Rohrbruches versagte, war es das nächstliegende, sich eines besonderen
Rohrbruchventils, wie man es von den Gewichtsakkumulatoren her kannte, zii bedienen.
Es hätten also zwei verschieden gesteuerte Ventile hintereinandergeschaltet werden
müssen. Dadurch wäre die Anlage nicht unerheblich verteuert worden. Außerdem erfordern
die üblichen Rohrbruchventile eine sorgfältige Wartung, wenn die Gewähr gegeben
sein soll, daß sie in dem sehr selten auftretenden Bedarfsfall ihre Aufgabe richtig
erfüllen. Diese Gründe hielten davon ab, eine Rohrbruchsicherung bei Druckluftakkumulatoren
in die Praxis einzuführen.
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Die Erfindung gibt die Möglichkeit, Druckhiftakkumulatoren mit einer
Rolirbruchsicherung auszustatten, und zwar ohne großen .Mehraufwand und unter erheblicher
Steigerung der Zuverlässigkeit der Rohrbruchsicherung. Nach der Erfindung wird das
vorhandene Sicherheitsabsperrventil, das sich gerade im Falle eines Rohrbruches
als unzulässig erwiesen hat, für die Rohrbruchsicherung herangezogen, indem es außer
vom Druck oder vom Flüssigkeitsstand im Akkumulator noch von dem Differenzdruck
eines in der Hauptleitung eingebauten Durchflußmeßgerätes gesteuert wird, in der
bei Rohrbruchv entilen an sich bekannten Weise, daß es beim Cb2rschreiten einer
bestimmten Durchflußgeschwindig keitschließt. Ein b: sonderes Rohrbruchventil ist
also nicht erforderlich. Als zusätzliche Einrichtung kommt lediglich das Durchflußmeßgerät
in Betracht, Es ist jetzt gelungen, das Schließen des Sicherheitsabsperrventils
in jedem Falle vor dem Unterschreiten des tiefsten Flüssigkeitsstandes im Akkumulator
herbeizuführen einmal, weil die Schaltung des Ventils sofort beim Auftreten des
Rohrbruches vollzogen wird, also nicht erst, wenn der tiefste Flüssigkeitsstand
erreicht ist, und zum anderen, weil der plötzlich ho--hschnellende Differenzdruck
ohne nennenswerte Verzögerung die .Schaltung des Ventils einleitet.
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Es ist bereits ein Vorschlag zur Erhöhung der Zuverlässigkeit des
Sicherheitsabsperrventils j bei Druckluftakkumulatoren bekannt, nach dem das Sicherheitsabsperrventil
durch zwei bei . verschieden dicht übereinanderliegenden Flüssigkeitsständen ansprechende
Impulsgeber geschaltet wird. Diese Einrichtung hat jedoch nur für den normalen Betrieb
Bedeutung. Im Falle eines Rohrbruches würde auch sie aus den obenerwähnten Gründen
versagen.
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Bei Akkumulatoren mit elektrischer, in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsstand
arbeitender ! Kontaktsteuerung kann diese und eine in das Differentialmanometer
des Durcliflußmeßgerätes eingebaute Kontaktvorrichtung mit ein und demselben auf
das automatische Ab-Sperrventil einwirkenden Steuergerät zusammenarbeiten, Das automatische
Absperr%-entil wird vorteilhaft mit zwei in entgegengesetztem Sinne von dem Akkumulatordruck
beaufschlagten Steuerkolben mit verschiedenen Durchmessern verbunden, von denen
der größere im Öffnungssinne des Absperrventils wirkt und in seiner Flüssigkeitszuleitung
eine von dem Steuergerät !, beeinflußte Vorsteuerung hat. Diese Än<@rdnung hat
den Vorteil, daß das automatische Absperrventil kraftschlüssig geschlossen und ge@4friet
wird.
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In der Zeichnung ist die Erfindung für den Fall einer elektrischen
Kontaktsteuerung ein Hand einer schematischen Darstellung erläutert. Mit i ist die
Wasserflasche des Druckluftakkumulatorsbezeichnet. Durch dieRohrleitung2 und das
Absperrventil 3 ist die Wasserflasche i mit denierforderlichenLuftraum4verbunden.
Durch die Rohrleitungen 5 und 6 ist an den Akkunnulator ein an sich bekanntes Steuergefäß
7 angeschlossen, das in seiner U-förmigen Kammer eine Steuerflüssigkeit 8, z. B.
Quecksilber, mithält. Die in das Steuergefäß 7 eingeführten Kontakte d gestatten
die Beeinflussung verschiedener Stromkreise durch die Steuerflüssigkeit bei verschiedenen
Flüssigkeitsstiiriden im Akkumulator. An die Wasserflasche i ist ferner die Hauptrohrleitung
io mit einem Handabsperrventil ii und dem selbsttätigen Absperrventil 1? angeschlossen.
Das letztere ist mit zwei @t@ue}-kolben i3 und 11. verbunden, wobei der Steuerkolben
13 im Durchmesser größer gehalten ist als der Steuerkolben 14. Der größere Stetierkolbenl3wirkt
im0ffnungssinnc undder kleine-e Kolben 14. im Schließsinne des Ventils 12. Dein
automatischen Absperrventil 12 ist feiner in der Rohrleitung io ein Meßflansch 15
z. 13. ein Venturirohr, nachgeschaltet. An diesen Mut ' ' -flansch
15 ist durch die Rohre 16 (las U-ftiiniige Anzeigerohr 17 eines Differentialmanometer:
angeschlossen. Das U-f'<,imige Rohr 17 enthält eine Steuerflüssigkeit 18, z.
B. Quecksilber, deren Flüssigkeitsspiegel durch Z7eränderung der von der Durchflußgeschwindigkeit
in der Hauptrohrleitung abhängigen Druckdiiierenz P-p' beeinflußt wird. Nach dem
Meßflansch 15 ist in der Hauptleitung io das übliche Verteilerstück id für die Pumpen
bzw. Betriebsrolirleitung angeordnet.
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Das U-förmige Rohr 17 enthält in denn einen Schenkel einen Kontakt
2o, der bei Berührung mit der Steuerflüssigkeit, also bei einer zulässigen Höchstgeschwindigkeit
der Flüssigkeit im Hauptrohr io, das Relais 21 steuert. Das Relais 21 ist so eingerichtet,
daß es wohl abfallen, aber nicht wieder selbsttätig einschalten
kann.
Hierdurch unterscheidet es sich von dem-Relais 22, das durch den dem Absperrventil
z2 zugeordneten Kontaktstab g des Steuergefäßes beeinflußt wird. Die beiden Relais
21 und 22 geben nun Steuerstrom oder unterbrechen einen Ruhestrom eines Lasthebemagneten
23. Durch den Lasthebemagneten 23 wird eine kleine hydraulische Vorsteuerung 24
betätigt. Diese ist durch die Rohrleitung 25 mit der Hauptleitung ro vor dem Absperrventil
zr und durch die Leitung 26 mit dem Zylinder des Steuerkolbens 13 verbunden. Die
Vorsteuei@ung kann nun die Rohrleitung 25 absperren und durch die Rohrleitung 26
das auf den Kolben wirkende Druckwasser durch die Rohrleitung 27 ins Freie abführen.
Die Folge davon ist, daß der Kolbenr4 das automatische Absperrventil 12 schließt,
da dieser durch die Rohrleitung 28 vom Akkumulator druck dauernd beaufschlagt wird.
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Das automatische Absperrventil 12 tritt also in Tätigkeit, wenn der
tiefste Wasserstand im Akkumulator erreicht wird, und zwar durch Vermittlung des
mit dem Relais 22 zusammenwirkenden Kontaktstiftes g. Es öffnet sich aber sofort
wieder, wenn die angeschlossenen Pumpen den Akkumulator wieder füllen. Anders verhält
sich das automatische Absperrventil 12, wenn die infolge eines Rohrbruches überschrittene
Höchstgeschwindigkeit in der Leitung 1o über den Kontakt 2o des Relais 21 zum Ansprechen
gebracht hat. In diesem Falle kann wohl das Relais 21 einen Steuerimpuls für den
Lasthebemagneten 23 geben. Das Bedienungspersonal muß aber diese Relais von Hand
wieder anheben, wenn das automatische Absperrventil 12 wieder in die Offenstellung
gebracht werden soll. Dem Personal ist also die Möglichkeit gegeben, die Ursache
der zu hohen Wassergeschwindigkeit zu ermitteln bzw. abzustellen. Erwähnt sei noch,
daß das automatische Absperrventil 12 natürlich auch statt der hydraulischen Steuereinrichtung
eine elektrische oder mechanische Steuereinrichtung erhalten kann.