DE9314697U1 - Maximal-Druckbegrenzer - Google Patents

Description

CENTRA-BÜRKLE GMBH 24. Sept. 1993

Böblinger Str. 17 76300798 DE

71101 Schönaich Hz/de

Maximal-Druckbegrenzer

Die vorliegende Neuerung betrifft einen Maximal-Druckbegrenzer nach dem Gattungsbegriff des Anspruches 1.

Druckbegrenzer der gattungsgemäßen Art sind ein wichtiger Bestandteil der Sicherheitsmaßnahmen in verfahrenstechnischen Anlagen, in der industriellen Wärmetechnik, in der Gastechnik und in vielen Maschinen oder Anlagen, bei denen durch die Überschreitung des zulässigen Drucks gefährliche Zustände entstehen können. Deshalb müssen an die Zuverlässigkeit, die Langzeitstabilität und die Funktionssicherheit solcher Geräte besonders hohe Anforderungen gestellt werden.

Mit Druckbegrenzern bekannter Bauweise mit Membrane oder Druckbalg als Sensor und mit Mikroschaltern ausgestattet erreicht man bereits eine hohe Sicherheit, denn die bekannten Hersteller bieten technisch ausgereifte und in der Praxis bewährte Produkte an.

Trotz sorgfältigster Herstellung und Prüfung können Fehler nie ganz vermieden werden und eine Funktionsstörung des Druckbegrenzers führt unter ungünstigen Bedingungen zu gefährlichen Zuständen.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Neuerung, einen solchen Druckbegrenzer durch geeignete Maßnahmen mit erhöhter Sicherheit auszustatten.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Schutzanspruches 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Druckbegrenzers gemäß der Neuerung sind den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.

Anhand der Figuren der beiliegenden Zeichnung sei im folgenden der Maximal-Druckbegrenzer gemäß der Neuerung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 die prinzipielle Anordnung des Druckbegrenzers

gemäß der Neuerung;
Fig. 2 eine Schnittansicht des als Druck/Weggeber

arbeitenden Drucksensors;

Fig. 3 einen Mikroschalter mit Zwangstrennung; Fig. 4 die gerätetechnische Ausführung des Drucksensors

mit Schaltwerk; und

Fig. 5 einen Sicherheits-Trennschaltverstärker bekannter Bauart.

Gemäß Fig. 1 bilden ein Drucksensor 10, ein von diesem formschlüssig betätigbarer Mikroschalter 12 mit Zwangstrennung und ein nachgeschalteter Sicherheits-Trennschaltverstärker 14 eine

Sicherheitskette, bei der sichergestellt ist, daß über die Relais am Ausgang des Trennschaltverstärkers immer ein Ausschaltbefehl gegeben wird, wenn der Steuerstromkreis über den Mikroschalter 12 unterbrochen ist. Der Drucksensor 10 ist darüber hinaus so ausgelegt, daß er auch bei einem Bruch des Meßbalgs über die zusätzlich vorhandene Membran eine Betätigung des Mikroschalters 12 auslöst. Um einen Fehler bei klebenden Kontakten des Mikroschalters 12 auszuschließen, ist dieser mit einer Zwangstrennung versehen. Kurzschlüsse in der Zuleitung und Unterbrechungen, hohe Übergangswiderstände und Verdrahtungsfehler im Steuerstromkreis werden durch den Trennschaltverstärker 14 überwacht.

Gemäß Fig. 2 umfaßt der Drucksensor 10 ein Gehäuse 16, in welchem durch eine Ausnehmung eine Meßkammer gebildet wird. Die Meßkammer ist begrenzt durch das Gehäuse 16, einen verschiebbaren Boden 18 eines Meßbalges 20 und durch einen gehäusefesten Abschlußring 22. Alle Teile bestehen aus Nirostahl und sind miteinander ohne Zusatzwerkstoffe verschweißt. Bei steigendem Druck am Eingang bewegt sich der Meßbalg 20 nach oben, unterstützt durch eine Gegendruckfeder 24. Als Gegenkraft wirkt die im Schaltgerät eingebaute Sollwertfeder 26 (siehe Fig. 1).

Auf der Innenseite des Bodens 18 ist ein zweiteiliger Übertragungsbolzen 28, 30 aufgelegt, der die druckabhängigen Bewegungen des Meßbalgs 20 auf das darüberliegende Schaltwerk (nicht gezeichnet) überträgt. Im oberen Teil des

Übertragungsbolzens ist eine Kunststoffmembran 32 eingespannt, die nicht mit dem Mediumsdruck in Verbindung steht und im Normalbetrieb die Bewegungen des Meßbalgs 20 mitmacht aber selbst keinen Einfluß auf die Stellung des Meßbalgs hat.

Bei Bruch des Meßbalgs 20 kann das Medium in den Innenraum des Meßbalgs entweichen. Der Mediumsdruck liegt jetzt an der Unterseite der Membran 32 an. Infolge der deutlich größeren wirksamen Fläche der Membran gegenüber dem Meßbalg wird eine zusätzliche Kraft erzeugt, die den Übertragungsbolzen 30 nach oben drückt und zu einer Abschaltung nach der sicheren Seite, wie bei einem zu hohen Druck führt. Der dann erreichte Abschaltzustand wird normalerweise elektrisch verriegelt, so daß auch bei wieder fallendem Druck die Anlage abgeschaltet bleibt.

Die vorzugsweise aus Kunststoff bestehende Membran 32 ist kein drucktragendes Teil und hat im Normalbetrieb keine Funktion, sondern ist nur dann wirksam, wenn am Meßbalg eine Leckage auftritt.

Die Schaltpunkte der verfügbaren Druckbegrenzer sind in weiten Grenzen über die Sollwertfeder 26 einstellbar.

Der in Fig. 1 dargestellte Mikroschalter 12 ist mit Mitteln zur Zwangstrennung versehen, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Das durch einen Betätigungsstößel 34 schwenkbare Schneidenlager für einen Kontakthebel 38 ist formschlüssig mit einem Hebel 40 verbunden, der den Kontakthebel 38 zwangsweise in die gegenüberliegende Lage auch dann bewegt, wenn er festkleben sollte, so

daß die Sprungfeder 42 ihre Wirkung nicht entfalten kann.

Das auf den Sensor 10 aufgesetzte Schaltgerät 12 ist gemäß Fig. 4 in einem Gehäuse 44 aus Aluminium-Druckguß angeordnet und enthält die Schaltkinematik, die elektrischen Schaltelemente und den Klemmenanschlußkasten. Für besonders aggressive Umgebungsbedingungen kann das Gehäuse des Schaltgerätes chromatiert und mit beständigem Kunststoff beschichtet werden.

Die Einstellspindel für die Sollwertfeder 26 ist nur nach Abnahme des KlemmenkastendeckeIs 46 zugänglich; unsachgemäße Veränderungen des voreingestellten Schaltpunktes sind dadurch erschwert. Die Plombierung des Klemmenkastendeckels ist möglich. Die Sollwertspindel ist durch eine Madenschraube gegen Verdrehen gesichert, welche vor der Sollwerteinstellung gelöst und danach wieder festgestellt werden muß.

Eine Dichtung zwischen Klemmenkastendeckel 46 und Schaltgerät erfolgt durch einen O-Ring 48 und ein Skalendeckel 50 ist durch eine untergelegte Gummiplatte abgedichtet.

Der Begrenzer muß senkrecht stehend montiert sein. Nur bei dieser Einbaulage ist die Schutzart IP65 gewährleistet. Eine andere Einbaulage ist generell nicht zugelassen.

Fig. 5 zeigt einen Sicherheits-Trennschaltverstärker 14, wie er von der Firma W. Turck GmbH & Co. KG im Handel unter der Typenbezeichnung MS13-S01 erhältlich ist. Derartige moderne elektronische Trennschaltverstärker bieten die Möglichkeit,

den Steuerstromkreis auf Leitungsbruch und Kurzschluß zu überwachen. Dazu ist es notwendig, unmittelbar am Mikroschalter einen Reihenwiderstand 52 vorzusehen. Damit ist auch festgelegt, daß die Druckbegrenzer in Sicherheitstechnik niemals direkt an Netzspannung, sondern immer über einen geeigneten Trennschaltverstärker angesteuert werden dürfen. Trennschaltverstärker mit entsprechender Zulassung erlauben auch die Verwendung der Maximal-Druckbegrenzer in Ex-Bereichen "> Zone 1.

Der Widerstand 52 in Reihe zum Schaltkontakt des Mikroschalters 12 begrenzt den Strom bei geschlossenem Schalter auf einen definierten Wert. Bei Kurzschluß im Steuerstromkreis (vor dem Reihenwiderstand 52) steigt der Strom über den vorgegebenen Grenzwert an, das Relais des Trennschaltverstärkers fällt ab und der Ausgangsstromkreis wird unterbrochen, so daß der sichere Zustand hergestellt wird. Weil die Kurzschlußüberwachung nur für die Leitungen des Steuerstromkreises zwischen Trennschaltverstärker und Widerstand 52 wirksam ist, muß der Widerstand 52 räumlich unmittelbar am Mikroschalter angebracht werden.

Bei Leitungsbruch wird der Stromfluß unterbrochen, das Relais fällt nach der sicheren Seite ab und unterbricht den Ausgangsstromkreis. Der Trennschaltverstärker in Sicherheitstechnik ist darüber hinaus so gebaut, daß bei Fehlern in der Elektronik (Leiterbahnunterbrechung, Bauteildefekt usw.) und bei den daraus resultierenden Folgefehlern der sichere Abschaltzustand eingenommen wird.

Der Trennschaltverstärker 14 liefert eine Gleichspannung von ca. 8V, die über den Mikroschalter 12 des Druckbegrenzers geführt wird. Um die niedrige Gleichspannung sicher zu schalten, sind die Kontakte des Mikroschalters 12 vergoldet. Treten trotzdem höhere Übergangswiderstände auf, z.B. durch Verschmutzung der Kontakte, so schaltet der Trennschaltverstärker ebenfalls nach der sicheren Seite ab.

Zusammenfassend ist festzustellen, daß der Druckbegrenzer bei folgenden Zuständen nach der sicheren Seite (Anlage abgeschaltet) reagiert:

1. Bei überschreiten des eingestellten Schaltdrucks, oder

2. Bei Bruch und Leckage des Drucksensors, oder

3. Bei Kurzschluß oder Unterbrechung im Steuerstromkreis oder

4. Bei Verschmutzung oder Oxydation der Schalterkontakte oder

5. Bei Verschweißen der Schalterkontakte und überschreiten des voreingestellten Drucks.

Claims (5)

&bgr; Schutzansprüche

1. Maximal-Druckbegrenzer mit einem auf einen elektrischen Schalter einwirkenden als Druck/Weg-Umformer arbeitenden Drucksensor, dadurch gekennzeichnet, daß als elektrischer Schalter ein Mikroschalter (12) mit Zwangstrennung zur Anwendung gelangt, dessen elektrische Zuleitungen durch einen Sicherheits-Trennschaltverstärker (14) überwacht wird.

2. Druckbegrenzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Drucksensor (10) einen vom Meßdruck beaufschlagten Meßbalg (20) aufweist, der über einen zweiteiligen Übertragungsbolzen (28,30) auf den Betätigungsstößel (34) des Mikroschalters (12) einwirkt, wobei der dem Betätigungsstößel (34) des Mikroschalters (12) zugewandte Teil (30) des zweiteiligen Übertragungsbolzens (28,30) sich zusätzlich auf einer Membran (32) abstützt, unter die bei einem Bruch oder bei einer Leckage des Meßbalgs (20) der Druck des Mediums gelangt.

3. Druckbegrenzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Kontakte des Mikroschalters (12) vergoldet sind.

4. Druckbegrenzer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Kontakte des Mikroschalters (12) über einen Widerstand (52) an den Sicherheits-Trennschaltverstärker (14) angeschlossen sind.

5. Druckbegrenzer nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Drucksensor (10) und der Mikroschalter (12) in einem geschlossenen Gehäuse (44) angeordnet sind und deshalb eine Sollwertfeder (26) des Sensors nur durch öffnen des Gehäuses (44) zugänglich ist.