NL8201105A - Pneumatische schakelaar, bijvoorbeeld voor overdrukbeveiliging. - Google Patents

Description

v p & c 1:. 4

' W 4973-5 Ned.dB/LvD

Pneumatische schakelaar,.bijvoorbeeld voor overdrukbeveiliging.

De uitvinding heeft betrekking op een pneumatische schakelaar, voorzien van een huis en van een bedieningspen verbonden met een klep, 5 welke in geopende stand een ruimte binnen het huis verbindt met de buitenlucht.

In een explosieve omgeving, bijvoorbeeld op olieboorplatforms, kunnen electrische schakelaars door vonkvorming een gevaar voor ontploffing, resp. brand· vormen. Daarom zou het gewenst zijn, bijvoorbeeld 10 in een overdruk^beveiligingssysteem, een pneumatische schakelaar te kunnen gebruiken, waarbij dit gevaar niet aanwezig is.

Kr zijn pneumatische schakelaars bekend, waarvan de bedieningspen tegen een veer in een twee- of drieweg-schuifklep bedient, maar deze hebben een lange bedieningsweg (2 tot 3 mm) en tevens relatief grote 15 afmetingen.

Drukopnemers met membraanzuiger worden vaak gebruikt als waarnemer van een druk en deze membraanzuigers zijn zeer gevoelig, waarbij zij een slag van slechts 0,02 tot 0,03 mm hebben. Daarmee zijn zij echter ongeschikt om de- bekende pneumatische schakelaars te bedienen.

20 Bovendien hebben deze bekende pneumatische schakelaars het nadeel dat zij bij zeer langzame bediening zogenaamd snijdend kunnen gaan staan, d.w.z. een tussenstand tussen open en dicht innemen, waardoor de gewenste schakeling niet optreedt.

De uitvinding beoogt het opheffen van de genoemde bezwaren en 25 het verschaffen van een pneumatische schakelaar met kleine afmetingen en ondubbelzinnige bediening.

Dit wordt volgens de uitvinding bereikt, doordat in een boring in het huis een zuiger is opgenomen, welke zuiger tussen twee eindvlakken een versmald deel heeft, waarin twee afdichtingarzijn aangebracht, welke 30 kunnen samenwerken met van de huisboring naar de zuigerhartlijn uitstekende zittingen, waarbij op het ene zuiger-eindvlak een drukveer werkt en het andere zuigereindvlak met het huis een drukkamer begrenst, waarmee de luchtklep is verbonden, terwijl in deze kamer een van een vernauwing voorziene stuurluchtopening uitmondt, terwijl er tussen beide 35 huiszittingen een uitstroomopening en voorbij elke zitting een signaal-drukopening in de boring uitmondt.

Bij voorkeur ligt een scharnierend met het schakelaarhuis verbonden hefboom met zijn vrije einde aan tegen het einde van de bedieningspen van de luchtklep, op welke hefboom tussen zijn einden een tweede 40 bedieningspen aangrijpt, welke is verbonden met het te bewaken element.

820 1 1 05 rt Η \ - 2 -

Hierdoor is het mogelijk het ondanks de kleine slag van de schakelaar volgens de uitvinding nog bestaande verschil met de slag van een mem-braanzuiger door middel van de hefboomsverhouding te overbruggen. Bovendien wordt hierdoor de beweging van de pen van de luchtklep versneld ten op-5 zichte van die van de drukopnemerpen, zodat ook bij langzame beweging daarvan geen tussenstand kan optreden waarin de luchtklep half open is.

De uitvinding zal hieronder nader worden toegelicht aan de hand van de tekening, waarin een uitvoeringsvoorbeeld van de schakelaar volgens de uitvinding.

10 Fig. 1 toont een langsdoorsnede door de schakelaar,

Pig. 2 is een zij-aanzicht, waaruit de luchtklep blijkt.

Pig. 3 is een langsdoorsnede door de stuurleiding met vernauwing. De weergegeven pneumatische schakelaar heeft een huis 1, waarin een zuiger 5 in langsrichting verschuifbaar is opgenomen. Tegen de omtrek van 15 deze zuiger ligt een afdichting 2 aan die in een verdieping in de boring van het huis is opgenomen. Deze afdichting is bij voorkeur een bekende afdichting met Z-vormige doorsnede, waardoor een goede afdichting bij zo weinig mogelijk wrijving ten opzichte van de zuiger wordt verkregen. De afdichting 2 verdeelt de boring van het huis in een schakelkamer 3 en een 20 drukkamer 4.

De zuiger 5 is opgebouwd uit twee in elkaar schroefbare delen 5a en 5b en is ongeveer in het midden van zijn lengte versmald, terwijl de deze versmalling in de dwarsrichting begrenzende wanden aan de omtrek elk zijn voorzien van een afdichting 6, resp. 7. Het huis heeft een ten 25 opzichte van de rest van de boring naar binnen uitstekend deel, waardoor twee tegenover elkaar liggende zittingen 8 en 9 zijn gevormd, welke uitsteken in de door de versmalling gevormde kamer 3. De afdichtingsringen 6, 7 kunnen beurtelings samenwerken met de zittingen 8,9.

In het zïiigerdeel 5b van de zuiger is een drukveer 10 opgenomen, 30 welke aanligt tegen een bodemplaat 21 van het huis, terwijl een afdicht-ring 22 zorgt voor de afdichting tussen de bodemplaat en het huis. Het, in de tekening gezien, bovenvlak van het zuigerdeel 5a vormt tezamen met een deksel 23 de drukkamer 4, waarbij een afdichtring 24 zorgt voor de afdichting tussen het huis en de deksel. In het huis zijn drie aansluit-35 poorten of boringen 11, 12, 13 opgenomen, waarvan de boring 11 tussen de afdichtingen 2 en 6, de boring 12 tussen de zittingen 8 en 9, en de boring 13 tussen de afdichtingen 7 en 22 is gelegen. Zoals later zal blijken dient de boring 12 als uitstroomopening en dienen de boringen 11 en 12 voor verbinding met een signaaldruk.

40 In het deksel 23 bevindt zich een boring 25 die de drukkamer 4 8201105

V

♦ -3- f -¾ via een kanaal 26 in het deksel met de buitenlucht verbindt en waarin een luchtklep 14 is opgenomen, voorzien van een bedieningspen 14a, die buiten het deksel 23 uitsteekt. Verder is het deksel 23 voorzien van een aansluitboring 15, welke verbonden is met de drukkamer 4, via een 5 vernauwing 16, zoals blijkt uit fig. 3. '

De beschreven schakelaar werkt als volgt.

Wanneer men op de stuurdrükboring 15 èen stuurdruk aansluit met een konstan-te druk van bijvoorbeeld 1,5 bar en de luchtklep 14 is gesloten, zal in de drukkamer 4 een drukopbouw plaatsvinden. Deze druk werkt op het zuigerop-10 pervlak 18 waardoor een kracht naar links op de zuiger 1 wordt uitgeoefend. Wanneer deze kracht de kracht van de tegenover liggende veer 10 overwint, beweegt de zuiger zich tegen de veerkracht in en komt de afdichting 6 tegen de zitting 8 aan te liggen.

Wanneer op de boring 11 een signaalluchtdruk is aangesloten blijft . 15 deze druk beperkt tot:de ruimte tussen de zuiger 5, de boringwand van het huis en de beide afdichtingen 2 en 6.

Wanneer de schakelaar dient voor drukbeveiliging verbindt men een onder invloed van deze te bewaken druk verkerend element met de bedienings-kleppen 14a van de luchtklep 14. Bij voorkeur zal, zoals hieronder nader 20 wordt verklaard, dit element worden verbonden met een tweede bedieningspen 19, die aanligt tegen een hefboom 17, welke met zijn ene einde bij 20 scharnierend met het huis 1 is verbonden. Het vrije einde van de hefboom 17 ligt aan tegen het einde van de pen 14a van de luchtklep 14. Bij-stijgen van de bewaakte druk boven de toegestane waarde wordt nu de klep 14 geopend, waar-25 door een; lek ontstaat in de drukkamer 4. De vernauwing 16 in de stuurdrukaan-sLuiting 15 zorgt ervoor dat de lek over de luchtklep groter is dan de toevoer via de boring 15, zodat de druk in de kamer 4 daalt. Op een bepaald ogenblik | overwint de veer 10 de van de andere zijde op de zuiger uitgeoefende druk,waar-door de zuiger zich in de richting van de uitgeoefende veerkracht beweegt en 1 j30=üe afdichting 6 de zitting loslaat, terwijl de afdichting 7 op de zitting 9 komt te rusten. Nu kan de signaallucht uit de boring 11 doorstromen naar de scha-kelkamer 3 en vandaar: via de boring naar buiten, waardoor een uitgangssignaal wordt verkregen. Deze boring kan zijn verbonden met een bedieningsorgaan voor > • bijvoorbeeld een ontluchtklep, die de bewaakte druk doet wegstromen, waardoor : 35 deze in waarde daalt. Bereikt deze druk weer zijn toegestane waarde, dan sluit de klep 14 en beweegt vervolgens de zuiger weer naar rechts, waardoor de begintoestand ontstaat. Eventueel nog in de schakelkamer 3 overgebleven overdruk kan nu ontluchten via de boring 13. Het is ook mogelijk de signaallucht aan te sluiten op de boring 13. Wanneer nu de luchtklep 14 onbediend 40 is, kan de signaallucht doorstromen van de boring 13 via de kamer 3 naar 82 0 1 1 0 5 - 4 - v C* ", naar de boring 12, waardoor men een doorlopend signaal krijgt in onbediende toestand. Bij bediening van de klep 14 wordt het luchtsignaal afgesloten en kan de drukkamer ontluchten via de opening 11. Hierdoor wordt de schakelaar gebruikt voor een normaal open situatie, in tegenstelling tot 5 de hierboven beschreven normaal gesloten situatie.

Bij bewaking van een druk met een element .datris verbonden met de bedieningspen 19 en waarbij :deze; een ..zeer: kleine! bedieningsweg a£Iegt,bijvoorbeeld 0,02 tot 0,05 mm,bestaat demogehjidiéid,datwQnneer deze pen rechtstreeks- b]ir dé - IcbtHep 14> :zou inveAen^ende'bediamng zeer .langzaam, zou plaatsvinden, 10 de lek over de klep 14 tijdelijk gelijk is aan de toevoer via de vernauwing 16. Dit zou een ogenblik tot gevolg kunnen hebben, dat de zuiger niet weet welke stand hij moet innemen. Om deze situatie bij voorbaat te voorkomen is de hefboom 17 aangebracht, waardoor de beweging van de pen 19 vergroot op de pen 14a wordt overgebracht.

15 Ook bij geringe verplaatsing van de pen 19 opent dan de klep 14 altijd met een doorlaat die groter is dan de doorlaat van de vernauwing 16. Dit geeft ook bij een kleine bedieningsweg-:. van de pen 19 een snelle werking van de schakelaar.

Wordt echter de pen 19 zelf met een grote bedieningsweg uitge-20 voerd, dan is de hefboom 17 overbodig.

— +++ —— 820 1 1 05

Claims (2)

1. Pneumatische schakelaar/ voorzien van een huis en van een bedieningspen verbonden met een klep, welke in geopende stand een ruimte binnen het huis verbindt met de buitenlucht, met het kenmerk, dat in een boring in het huis (1) een zuiger (5) is opgenomen, welke zuiger tussen 5 twee eindvlakken een versmald deel (5c) heeft, waarin twee afdichtingen (6, 7) zijn aangebracht, welke kunnen samenwerken met van de huisboring naar de zuigerhartlijn uitstekende zittingen (8, 9), waarbij op het ene zuigereindvlak een drukveer (10) werkt en het andere zuigereindvlak (18) met het huis een drukkamer (4) begrenst, waarmee de luchtklep (14) 10 is verbonden, terwijl in deze kamer (4) een van een vernauwing (16) voorziene stuurluchtopening (15) uitmondt, terwijl tussen beide huiszittingen (8, 9) een uitstroomopening (12) en voorbij elke zitting een signaal-drukopening (11, 13) in de boring uitmondt.

2. Schakelaar volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat een 15 scharnierend met het schakelaarhuis (1) verbonden hefboom (17) met zijn vrije einde aanligt tegen het einde van de bedieningspen(14a)van de luchtklep (14), op welke hefboom tussen zijn einden een tweede bedieningspen (19) aangrijpt, welke is verbonden met het te bewaken element. 20 ---++--- 8201105