DE7906329U1 - Vorrichtung zur druckueberwachung und steuerung eines sicherheitsventils - Google Patents

Description

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Francis GEMIGNANI, 14, Lotissement du Pati, Martiques, $

Bouches-du-Rhone, Frankreich |

Vorrichtung zur Drucküberwachung und Steuerung eines

Sicherheitsventils

Die Neuerung betrifft eine Vorrichtung zur Drucküberwachung und zur Steuerung eines Sicherheitsventils.

Es ist bekannt, Apparate, wie beispielsweise Dampfkessel u.dgl., in deren Inneren ein gewisser Druck herrscht, mit Sicherheitsventilen auszurüsten, um Überdrücke zu vermeiden. Die älteste bekannte Technik besteht dabei darin, ein Sicherheitsventil zu verwenden, das ein Verschlußstück aufweist, das den zu schützenden Hohlraum dicht verschließend auf dem Ventilsitz unter der Wirkung einer tarierten Feder gehalten wird. Steigt der Druck im Inneren des Hohlraums über einen bestimmten Wert, öffnet sich das Ventil gegen den Druck der Feder. Eine solche Lösung hat den Nachteil, daß es zu einem Flattern des Verschluß-Stückes auf dem Sitz kommt. Darüber hinaus öffnet sich das Ventilstück nicht vollständig, so daß es zu einem Laminieren des aus dem Hohlraum entweichenden Mediums kommt, was zu einer Erosion der beteiligten

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Bauteile führt. Das Flattern des Ventils führt zu störenden Geräuschen. Darüber hinaus bedürfen derartige Ventile einer laufenden SpezialWartung, wobei insbesondere die Rückstellfedern häufig ausgewechselt werden müssen.

Es ist des weiteren bekannt, dem dem zu schützenden Hohlraum zugeordneten Verschlußstück eine Einrichtung

;"} zuzuordnen, die einen Zylinder aufweist, in dem ein Kolben gleitend angeordnet ist, dessen Kolbenstange

'--' 10 fest mit dem Verschlußstück verbunden ist. Der Zylinder steht dabei in leitender Verbindung mit dem Medium im zu schützenden Hohlraum, und zwar unter Einschaltung einer Vorrichtung zur Drucküberwachung und Steuerung des Ventils in den Leitungskreis zwischen dem Zylinder und dem Hohlraum.

Eine derartige bekannt Vorrichtung weist eine erste

'if Kammer auf, die einerseits mit dem zu schützenden Hohl-

H \'\ raum und andererseits mit dem das eigentliche Sicher-

f'i heitsventil steuernden Zylinder versehen ist, wobei

- 20 die Kammer mit einem Verschlußstück zwecks Abtrennung vom Zylinder versehen ist. Es ist ferner eine zweite

!■ Kammer vorgesehen, die durch Betätigung eines Verschluß-

Stückes mit der Atmosphäre in Verbindung zu setzen ist und die andererseits in die Leitung mündet, die die Verbindung zwischen der ersten Kammer und dem Zylinder für die Steuerung des Ventils bildet. Den Verschlußstücken dieser beiden Kammern der Vorrichtung sind jeweils Betätigungsmittel zugeordnet, die jeweils selbst durch das Medium im zu schützenden Hohlraum steuerbar sind und die derart zu betätigen sind, daß bei einem Druck unterhalb eines vorgegebenen Druckes die erste Kammer den zu schützenden Hohlraum und den Zylinder

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zur Steuerung des Sicherheitsventils in leitende Verbindung setzt, wobei die zweite Kammer zur Atmosphäre hin abgesperrt ist, und daß oberhalb eines vorgegebenen Druckes die erste Kammer den zu schützenden Hohlraum vom Zylinder für die Steuerung des Sicherheitsventils abtrennt, wobei der Zylinder dann durch die zweite Kammer in leitende Verbindung mit der Atmosphäre gesetzt wird.

Eine derartige Vorrichtung arbeitet einwandfrei, je-J 10 doch hat sie einen komplizierten, vielteiligen Aufbau.

Der vorliegenden Neuerung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, die bei zuverlässiger Betriebsweise einen denkbar einfachen Aufbau hat.

Die neuerungsgemäße Lösung besteht darin, daß die Betätigungsmittel der beiden Verschlußstücke der beiden \ Kammern von einem einzigen Zylinder gebildet sind,

dessen Kammer mit dem zu schützenden Hohlraum in lei- -/ tender Verbindung steht und in der ein Kolben verschieblich angeordnet ist, dessen Kolbenstange bei entsprechender Kolbenverlagerung gegen die Wirkung elastischer Mittel und unter dem Einfluß des im Hohlraum herrschenden Druckes gegen eine koaxiale Stange verfahrbar ist, die ebenfalls gegen elastische Mittel verlagerbar ist und auf der ein Stellglied befestigt ist, mit der die Stangen der beiden Verschiußstücke, die den beiden Kammern zugeordnet sind, betätigbar sind.

Eine derartige Vorrichtung hat gegenüber vorbekannten Vorrichtungen der gattungsgemäßen Art einen denkbar vereinfachten konstruktiven Aufbau.

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Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Neuerung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.
Es zeigen

Fig. 1 eine Schnittdarstellung durch eine Vorrichtung gemäß der Neuerung in ihrer Zuordnung zu dem Sicherheitsventil eines Dampfkessels,

Fig. 2
V. bis 5 schematisierte Schnittdarstellungen verschiedener Funktionsstellungen der Vorrich

tung nach Fig. 1,

Fig. 6 ein schematisiertes Diagramm, mit dem der Zustand der Vorrichtung in Abhängigkeit vom im Inneren des Dampfkessels herrschenden Druck aufgezeigt wird.

In Fig. 1 ist ein zu schützender Hohlraum 2, beispiels-(" weise ein Dampfkessel, dargestellt, der mit einem Sicherheitsventil 3 versehen ist. Das Ventil weist ein Verschlußstück 4 auf, das am Ende der Kolbenstange 5 eines Kolbens 6 angeordnet ist, der in einem Zylinder 7 gleiten kann.

Es ist weiter eine Vorrichtung 8 zur Drucküberwachung und Steuerung des Sicherheitsventils 3 vorgesehen, die einerseits mit der Kammer des Zylinders 7 über eine Leitung 9 und andererseits mit dem Hohlraum 2 selbst über eine Leitung 10 verbunden ist, und zwar unter Zwischenschaltung eines Speicherrelais 11, das verhindert, daß das eigentliche im Dampfkessel befindliche Medium selbst die Vorrichtung 8 durchströmt.

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Die Vorrichtung 8 weist eine erste Kammer 13 auf, in die sowohl die Leitung 9 wie die Leitung 10 münden. Die Kammer 13 ist somit in der Lage, den zu schützenden Hohlraum 2 und den Zylinder 7 des Sicherheitsventils 3 miteinander in leitende Verbindung zu setzen. Diese leitende Verbindung kann durch ein Verschlußstück 14 verhindert werden. Dieses Verschlußstück 14 ist am Ende einer Stange 15 angeordnet, die

ζ auf der Mündungsseite der Leitung 9 liegt, zwischen der und der Mündungsseite der Leitung 10 der Sitz

^ für das Verschlußstück 14 angeordnet ist. Das Verschlußstück 14 steht unter der Wirkung einer Feder 16, die das Verschlußstück normalerweise an den Sitz angedrückt hält.

In dem Gehäuse 12 der Vorrichtung ist ferner eine

zweite Kammer 17 vorgesehen, die einerseits über ein Leitungsrohr 18 mit der Leitung 9 in Verbindung steht und die andererseits über ein Leitungsrohr 19 zur ( Atmosphäre offen ist. Die leitende Verbindung zwisehen den Leitungsrohren 18 und 19 kann mittels eines * Verschlußstückes 20 unterbrochen werden, das einer Stange 22 zugeordnet ist, die koaxial zur Stange 15 des Verschlußstückes 14 liegt. Der Sitz des Verschluß-Stückes 20 liegt zwischen den beiden Mündungsöffnungen der Leitungsrohre 18 und 19, und das Verschlußstück ist von einer Feder 23 beaufschlagt, die es normalerweise an den Sitz gedrückt hält.

Es ist hervorzuheben, daß im dargestellten Ausführungsbeispiel die beiden Kammern und die beiden zugeordneten Verschlußstücke symmetrisch bezüglich einer Horizontal-Mittelebene angeordnet sind.

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Von der Leitung 10 ist, gesehen vom Dampfkessel 2 hinter dem Speicherrelais 11, eine Leitung 24 abgezweigt, die in die Kammer 25 eines Zylinders mündet, in dem ein Kolben 26 gleitend geführt ist. In der Kammer 25 herrscht der gleiche Druck wie in dem Hohlraum 2, ein Druck, der die Tendenz hat, den Kolben zu verlagern. Mit dem Kolben 26 ist eine Stange 27 verbunden, auf der ein Bundstück 28 befestigt ist, das der Abstützung Γ} einer Schraubenfeder 29 dient, die die Stange 27 umgibt

und die sich mit ihrem anderen Ende auf einem Bundstück A
'■ 30 abstützt, das von der Stange 27 durchquert wird und das mit Hilfe einer Stellschraube 32 positioniert wird, die in einen ortsfesten Support 33 eingeschraubt ist.

Das freie Ende der Stange 27 ist als Stößel ausgebildet und stützt sich auf dem einen Ende einer koaxialen Stange 34 ab, die das Gehäuse 12 durchquert und in ihm hin- und herbeweglich geführt ist. Der Stange 34 ist s eine Feder 35 zugeordnet, die dazu tendiert, die Stange .., 20 34 in Richtung auf die Stange 27 des Kolbens 26 zu zu '· ■' drücken.

Auf der Stange 34 ist, transversal zu ihr, ein Stellglied 36 befestigt, das beispielsweise aus einer kalibrierten Platte bestehen kann und das zwischen den beiden einander gegenüberliegenden freien Enden der Stangen 15 und 22 der Verschlußstücke 14 und 20 liegt und das mit diesen Stangen 15 und 22 zusammenarbeiten kann.

Es ist ferner ein Dreiwegehahn 37 vorgesehen, mit dem im Bedarfsfall der Zylinder 7 für die Steuerung des Sicherheitsventils 3 mit der Atmosphäre verbindbar ist, welcher Druck auch im zu schützenden Hohlraum herrschen

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mag, so daß auf diese Weise der Dreiwegehahn als Entlastungshahn oder als Regulierhahn benutzt werden kann.

Bei dem in Fig. 6 gezeigten Diagramm sind auf der Abszisse die Drücke P aufgetragen und in den Ordinaten jeweils die Öffnungsstellungen O und die Schließstellungen F der Verschlußstücke 14 und 20. Der Bewegungszyklus des Verschlußstückes 14 ist in ausgezogenen ) Linien dargestellt, während der Bewegungszyklus des Verschlußstückes 20 gestrichelt dargestellt ist.

Herrscht im Inneren des zu schützenden Hohlraumes 2 ein Druck, der kleiner ist als ein Druck Pl, ist die von der Feder 29 entwickelte Kraft größer als die Kraft, die vom Medium auf den Kolben 26 ausgeübt wird. Die Stange 27 tendiert somit dazu, sich von der Stange zu entfernen, die ihrerseits von der Feder 35 in ihrer oberen Stellung gehalten wird. Dabei drückt das Stellglied 36 die Stange 15 des Verschlußstückes

) 14 nach oben, so daß dieses in der Offenstellung gehalten ist derart, daß eine leitende Verbindung zwi-

* 20 sehen dem Hohlraum 2 und dem Zylinder 7 über die Kammer 13 gewährleistet ist.

Das unter der Wirkung der Feder 23 stehende Verschlußstück 20 befindet sich in seiner Schließstellung. Der Druck im Zylinder 7 entspricht somit dem Druck im Hohlraum 2 und das Sicherheitsventil 3 ist geschlossen.

Erreicht der Druck in dem Hohlraum 2 die Größe Pl, stellt sich, wie in Fig. 3 dargestellt, infolge der entsprechenden Tarierung der Feder 29, eine Verlagerung des Kolbens 26 samt Stange 27 ein. Es stellt sich ferner auch eine Verlagerung der Stange 34 zusammen

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-limit dem Stellglied 36 gegen die Wirkung der Feder 35 ein.

Das Stellglied 36 gibt dabei die Stange 15 des Verschlußstückes 14 frei, das sich unter der Wirkung der Feder 16 schließt. Das Stellglied ist noch nicht in Berührung mit der Stange 22 des Verschlußstückes 20, das in seiner Schließstellung verbleibt. Damit ist jegliche Verbindung zwischen dem Hohlraum 2 und dem Zylinder 7 unterbrochen. Da jedoch das Verschlußstück 20 in der Schließstellung verbleibt, bleibt der Druck im Zylinder 7 aufrechterhalten, genauso wie das Sicherheitsventil 3 geschlossen bleibt.

Steigt der Druck im zu schützenden Hohlraum 2 auf einen größeren Druckwert PT, fahren der Kolben 26 und die Stange 27 mit ihrer Verlagerung fort. Das der Stange 34 zugeordnete Stellglied 36 beaufschlagt dann die Stange 22 des Verschlußstückes 20 und bewirkt dessen Bewegung in die Offenstellung. Hierdurch wird der Zylinder 7 zur Atmosphäre geöffnet, so daß, da nun auf den Kolben 6 kein Druck mehr ausgeübt wird, das Verschlußstück 4 sich weit abhebt und damit eine Absenkung des Druckes im Hohlraum 2 gewährleistet ist, wie es in Fig. 4 dargestellt ist.

Wenn der Druck im Hohlraum auf einen Wert P2 abfällt, wird die Wirkung der Feder 29 stärker als die auf den Kolben 26 ausgeübte Kraft, so daß sich die betroffenen Teile wieder nach oben bewegen. Das Verschlußstück gelangt wieder in seine Schließstellung, wobei aber das Verschlußstück 14 zunächst ebenfalls in seiner Schließstellung verbleibt, wie in Fig. 5 gezeigt.

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Senkt sich der Druck im Hohlraum 2 weiter ab und erreicht er erneut den Betriebsdruck PS, reicht die ann auf den Kolben 26 ausgeübte Kraft nicht mehr aus, der Wirkung der Feder 29 noch weiterhin zu widerstehen derart, daß sich die Stangen 27 und 34 weiterhin nach oben verlagern und ebenso das Stellglied 36, das dabei das Verschlußstück 14 in seine Offenstellung überführt.

Der vorstehend beschriebene Zyklus beginnt in dem Maße erneut, in dem sich eine neue Drucksteigerung im Hohlraum einstellt.

Eine derartige Ausgestaltung hat den Vorteil, daß das Verschlußstück des Sicherheitsventils nicht auf seinem Sitz flattern und schlagen kann, sein Öffnen und Schließen also geräuschlos vor sich geht. Dabei werden Verluste durch Entweichen des eigentlichen Mediums im Hohlraum vermieden. Die gesamte Baueinheit kann in verschmutzter oder korrodierender Umgebung arbeiten. Die Vorrichtung ist auch unempfindlich gegen Gegendrücke und sie erfordert keine spezielle Wartung. Die eigentliche Vorrichtung zur Überwachung des Druckes und zur Steuerung des Sicherheitsventils kann entfernt vom zu schützenden Hohlraum installiert werden und somit außerhalb von Gefahrenzonen, wobei auch außerhalb dieser Gefahrenzonen die Tarierung erfolgen kann. Die Einstellung ist dabei denkbar einfach und zuverlässig, wobei es lediglich genügt, die Spannung der Feder 29 zu verändern.

Claims (5)

Schutsansprüche

1. Vorrichtung zur Drucküberwachung und zur Steuerung eines Sicherheitsventils, das ein Verschlußstück aufweist, das relativ zu dem Ventilsitz mittels der Stange eines in einem Zylinder gleitenden Kolbens verbunden ist, wobei dieser Zylinder in leitender Verbindung mit der Vorrichtung sowie mit dem zu schützenden Hohlraum selbst steht, welche Vorrichtung eine erste, einerseits mit dem zu schützenden Hohlraum und andererseits mit dem das Sicherheitsventil steuernden Zylinder verbundene Kammer aufweist, die mit einem Verschlußstück versehen ist, mit dem sie vom Zylinder abtrennbar ist, welche Vorrichtung ferner eine zweite Kammer aufweist, in der ein Verschlußstück angeordnet ist, mit dem die zweite Kammer mit der Atmosphäre verbindbar ist, wobei die zweite Kammer in die Leitung mündet, die die erste Kammer mit dem Steuerzylinder des Sicherheitsventils verbindet, und wobei ferner den Verschlußstücken der beiden Kammern Betätigungsmittel zugeordnet sind, die jeweils ihrerseits durch den Druck im zu schützenden Hohlraum betätigbar sind, und zwar derart, daß unterhalb eines vorbestimmten Druckes die erste Kammer den zu schützenden Hohlraum und den Steuerzylinder des Sicherheitsventils in leitende Verbindung setzt, wobei die zweite Kammer zur Atmosphäre abgestützt ist, und daß oberhalb eines

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vorbestimmten Druckes das Verschlußstück in der ersten Kammer den zu schützenden Hohlraum vom Steuerzylinder des Sicherheitsventils abtrennt und die zweite Kammer den Zylinder zur Atmosphäre lüftet, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsmittel der beiden Verschlußstücke (14,20) von einem einziger. Zylinder gebildet sind, in dessen zum zu schützenden Hohlraum offener Kammer (25) ein

~\ Kolben (26) hin- und herbeweglich angeordnet ist, der eine Stange (27) aufweist, die mittels des Kolbens

/ (25) gegen die Wirkung elastischer Mittel (29) durch den Druck im Hohlraum gegen eine koaxial zu ihr angeordnete Stange (34) verfahrbar ist, der ebenfalls gegen diese Bewegung wirkende elastische Mittel (35) zugeordnet sind und auf der ein Stellglied (36) befestigt ist, mit dem je nach Stellung der Stange (34) jeweils Stangen (15,22) der beiden Verschlußstücke (l<±,20) betätigbar sind.

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stangen (15,22) der beiden Verschlußstücke

) (14,20) parallel zu der das Stellglied (36) tragenden Stange (34) angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stangen (15,22) der beiden Verschlußstücke (14,20) mit ihren freien Enden einander gegenüberliegend und zu den beiden Seiten des auf der Stange (34) befestigten Stellgliedes (36) angeordnet sind, wobei die beiden Verschlußstücke (14,20) symmetrisch bezüglich des Stellgliedes (36) montiert sind, dergestalt, daß die beiden Sitze der beiden Kammern (13,17) einander näher liegen als die Verschlußstücke (14,20),

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wobei das der ersten Kammer (13) zugeordnete Verschlußstück (14) auf derjenigen Seite des Stellgliedes (36) liegt, auf der auch der Steuerzylinder (7) des Sicherheitsventils (3) liegt, während die zweite Kammer (17) auf der anderen Seite des Stellgliedes (36) liegt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

4. daß die beiden den beiden Kammern (13,17) zugeordneten . Verschlußstücke (14,20) im Sinne ihrer Andrückung an den Sitz jeweils von Federn (16,23) elastisch beaufschlagt sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stangen (15,22) der beiden Verschlußstücke (14,20) koaxial zueinander angeordnet sind.