DE1441454C3 - Pneumatisches Halterelais - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein pneumatisches Halterelais für pneumatische Anzeige-, Überwachungs-, Steuer- oder Schalteinrichtungen mit einem auf pneumatische Impulse ansprechenden Umschaltventil, welches von einem durch eine Feder in einer Grundstellung gehaltenen Membranantrieb betätigbar ist.

Bei der Ausführung von Überwachungs- und Schaltarbeiten in pneumatischen Einrichtungen der genannten Art können Störungen auftreten, die durch akustische oder optische Signale z. B. mittels eines Signalhornes oder eines Schauzeichens angezeigt werden. Ein solcher Störungsfall kann sich je nach den in der Anlage vorliegenden Verhältnissen durch Anstieg oder Abfall eines Druckes äußern. Im einen Fall erfolgt die Betätigung des Signalhornes bzw. Schauzeichens durch eine von einer Signalgebereinheit bewirkte Druckbeaufschlagung einer Signalsammelleitung, wobei das Signalgerät bei Druckanstieg anspricht. Im anderen Fall erfolgt die Betätigung des Signalhornes bzw. Schauzeichens durch eine von einer Signalgebereinheit bewirkte Entlüftung der Signalsammelleitung, wobei das Signalgerät bei Druckabfall anspricht. Das Störsignal soll vom Bedienungspersonal z. B. durch Drücken eines Knopfes an einer Schalttafel quittiert werden, wodurch das Signalhorn bzw. das Schauzeichen abgestellt wird. Die pneumatischen Umschalter der Anlage, welche bei Störungen durch Druckanstieg oder Druckabfall umgeschaltet worden sind, kehren aber erst nach endgültiger Beseitigung der Störung in ihre Ausgangsstellung zurück.

Es ist nun vielfach erwünscht, daß ein Alarmzustand an der Schalttafel auch dann noch bestehen bleiben soll, wenn der Störungsimpulsgeber keine Störung mehr anzeigt, oder wenn die Störung z. B. durch einen pneumatischen Wischkontakt vorgegeben wird. Diese Aufgabe wird mit Hilfe eines Halterelais gelöst, welches bewirkt, daß bereits eine kurzzeitige Impulsgabe zur Kennzeichnung des Störungsfalles ausreicht, wobei dann aber das Abschalten durch einen besonderen Löschungsimpuls erfolgen muß. Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß das Umschaltergehäuse eines pneumatischen Halterelais der eingangs genannten Art einen in der Grundstellung des Ventils von der Arbeitsmembran geschlossen gehaltenen Zugang zur Einführung von Zuluft in die Ventilkammer, einen in der Grundstellung des Ventils von der Arbeitsmembran' offen gehaltenen Zugang zur Einführung von Impulsen in die Ventilkammer, einen mit einer Ableitung verbundenen Ausgang aus der Ventilkammer, eine an den Ausgang angeschlossene, in die gegen die Feder arbeitende Membrankammer mündende Rückführleitung und eine Löscheinrichtung aufweist, durch die die Arbeitsmembran von einem Löschungsimpuls beaufschlagbar ^st, welcher eine Rückführung der Arbeitsmembran an ihre Grundstellung ermöglicht.

Je nach der Art, in der sich der Störungsfall bemerkbar macht, kann die Löschungseinrichtung des Halterelais ausgebildet sein. Im einen Fall ist die Arbeitsmembran von einem positiven Löschungsimpuls beaufschlagbar, der durch einen Zugang in die der Membrankammer gegenüberliegende Membrankammer einführbar ist, im anderen Fall ist die Arbeitsmembran von einem negativen Löschungsimpuls beaufschlagbar, der durch eine Entlüftung der Membrankammer erzeugbar ist.

Durch die Erfindung wird ein sehr einfacher Aufbau des Halterelais erzielt, welches für beide Störungsimpulsarten verwendbar ist und welches mit einem einzigen Umschaltventil auskommt, während die bisher bekanntgewordenen Halterelais mindestens zwei Umschalter benötigen.

Zum Stand der Technnik wird auf die deutschen Patentschriften 525 265, 638180, 909 797 und die deutsche Auslegeschrift 1 067 344 verwiesen. Danach sind druckmittelbetätigte Umschalter bekannt, welche auf pneumatische oder hydraulische Impulse ansprechen und z. B. einen elektrischen Kontakt schließen oder ein Anzeigegerät verstellen. Diese Umschalter dienen aber nur jeweils zur Lösung einer ganz bestimmten Überwachungs- oder Schaltaufgabe und arbeiten nicht als Halterelais im Sinne der Erfindung, weswegen dort auch keine Löscheinrichtung vorgesehen ist. Die Patentschrift 638 180 beschreibt auch die Umwandlung von auf einer Fernleitung ankommenden elektrischen Impulsen mittels eines Empfangsrelais in Luftimpulse bei einem Telegraphenempfangsapparat, wobei aber abgesehen von der elektrischen Impulsgabe komplizierte mechanische Bauteile bzw. Getriebe benötigt werden, um

die gewünschten mechanischen Betätigungen auszulösen. Demgegenüber arbeitet das Halterelais gemäß der Erfindung nur mit einfachen pneumatischen Mitteln. Schließlich zeigt die Auslegeschrift 1067 344 eine Anordnung zum Verschieben eines Einstellgliedes, bei der durch pneumatische Mittel die Summe von in den Werten unterschiedlichen Einzelsignalen in Form einer Hubbewegung dargestellt wird. Die Aufgabe eines Halterelais im Sinne der Erfindung liegt bei dieser Anordnung nicht vor und kann durch diese auch nicht gelöst werden.

Eine mit einem Halterelais gemäß der Erfindung arbeitende pneumatische Einrichtung ist in der Zeichnung in verschiedenen Ausführungsformen beispielsweise veranschaulicht. Es zeigt

F i g. 1 im Längsschnitt schematisch ein pneumatisches Halterelais,

F i g. 2 schematisch eine Letztsignal-Relaisschaltung mit Entlüftung der Signalsammelleitung, "

F i g. 3 schematisch eine Letztsignal-Relaisschaltung mit Druckbeaufschlagung der Signalsammelleitung und

F i g. 4 schematisch eine abgeänderte Schaltung mit vereinfachter Signalgebereinheit sowie einen Geber zur Erzeugung eines pulsierenden Luftstromes.

Bei der in F i g. 2 veranschaulichten Schaltung ist eine Rohrleitung 1 über eine Düse 2 an die Zuluft angeschlossen. Die Rohrleitung 1 besitzt so viele Abgänge, wie Störsignale anfallen können. Im Ausführungsbeispiel sind drei jeweils mit einer Drossel 3 versehene Abgänge 4 dargestellt, wobei jedoch nur für einen Abgang die Relaisschaltung vollständig dargestellt ist. Jeder Abgang 4 ist über die Drossel 3 mit einem pneumatische Umschalter 5 verbunden.

Ein solcher pneumatischer Umschalter 5 ist in F i g. 2 links unten noch einmal in einem schematischen Schnitt für sich herausgezeichnet. Er besteht im wesentlichen aus einer Membran 6, die einen Steuerhebel? betätigt, welcher entweder eine Leitung 8 oder eine Leitung 9 abschließt bzw. freigibt. Die Leitung 9 wird abgeschlossen, wenn in der Membrankammer 10 kein Druck vorhanden ist, so daß eine Feder 11 den Steuerhebel 7 gegen die Mündung der Leitung 8 drückt. Wenn die Membrankammer 10 mit einem Druck beaufschlagt wird, der größer ist als die Kraft der Feder 11, so wird die Leitung 8 geöffnet und dafür die Leitung 9 abgeschlossen. Der Raum 12 des Umschaltgehäuses besitzt einen Anschluß 13, welcher demgemäß je nach der Stellung des Steuerhebels entweder mit der Leitung 8 oder mit der Leitung 9 verbunden ist. Der Umschalter arbeitet also nach Art eines Dreiwegeventils. Im Bedarfsfalle kann auch der die Feder 11 enthaltende Raum mit einer Zuleitung 14 versehen werden, so daß man den pneumatischen Umschalter auch mit Differenzdruck steuern kann.

Die Abgänge 4 der Rohrleitung 1 sind jeweils derart an einen Umschalter 5 angeschlossen, daß die Abgangsleitung abgeschlossen wird, wenn keine Störung vorliegt. Alle Umschalter befinden sich, wie in der Zeichnung dargestellt, zunächst in der Stellung I. Die Störung möge z. B. durch ein pneumatisches Kontaktmanometer 28 erfolgen, wobei bei Überschreitung eines bestimmten Druckes auf die Membrankammer 10 des Umschalters 5 ein Druckimpuls C5 gegeben wird. Wenn keine Störung vorhanden ist, so sind sämtliche Abgänge 4 geschlossen, und in der Rohrleitung 1 herrscht der volle Druck der Zuluft.

An die Rohrleitung 1 ist ein Verstärker 15 angeschlossen, der die Verbindung zwischen einer Zuluftleitung 16 und einem pneumatischen Signalhorn 17 normalerweise unterbricht. Sinkt der Druck in der Rohrleitung 1 unter eine gewisse Größe ab, so wird die Verbindung zwischen der Zuluftleitung 16 und dem Signalhorn 17 hergestellt, welches dadurch in Tätigkeit versetzt wird. Ein Absinken des Druckes in der Rohrleitung 1 tritt auf, wenn ein Umschalter 5 in seiner Membrankammer 10 einen Signaldruckimpuls aufnimmt. Der Steuerhebel des betreffenden Umschalters 5 bewegt sich dann in die Stellung II. Dadurch wird die Rohrleitung 1 über die Leitungen 18, 19 und 20 entlüftet. Der zweite Umschalter 21, welcher genauso wie der Umschalter 5 ausgebildet ist, bleibt hierbei in der in A b b. 1 eingezeichneten Stellung, weil seine Membrankammer 22 ebenfalls entlüftet ist.

In einer Leitung 23 soll ein pulsierender Druckverlauf vorhanden sein, der z. B. von einem pneumatischen Schwingkreis vorgegeben werden kann. Ein solcher Schwingkreis kann ebenfalls durch Zusammenschaltung von zwei (Umschaltern gebildet werden, wie später noch an Hand der F i g. 4 näher erläutert wird. Die Leitung 23 ist über eine Düse 24 und die Leitungen 25 und 26 mit einem Schauzeichen 27 verbunden. Liegt kein Störsignal an, so ist die Leitung 25 über die Leitungen 26, 18, 19 und "20 entlüfet. Infolge dieser Entlüftungen wird in den Leitungen 25 und 26 kein Druck aufgebaut, so daß das Schauzeichen 27 in Ruhe bleibt. Tritt ein Störimpuls auf, so wird der Umschalter 5 in seine andere Stellung geschaltet, wodurch die Leitung 26 abgeschlossen wird. Dadurch baut sich entsprechend dem pulsierenden Druck in den Leitungen 25 und 26 ein entsprechender Druck auf, welcher das Schauzeichen 27 in eine intermittierende Bewegung versetzt.

Das Störsignal soll vom Bedienungspersonal quittiert werden, was durch Drücken eines Knopfes 29 geschehen kann. Dadurch wird die Leitung 20 abgeschlossen, so daß sich in den Leitungen 20, 19, 18, 4 und in der Sammelrohrleitung 1 ein Druck aufbaut. Dieser Druck bringt den Umschalter 21 in die Stellung II, in welcher der Umschalter 21 auch bleibt, wenn der Druckknopf 29 nicht mehr betätigt wird, weil der Umschalter 21 als Selbsthalterelais geschaltet ist. .

Durch das Ansteigen des Druckes in dem genannten Leitungssystem wird ferner das Verstärkerrelais 15 von der Rohrleitung 1 aus betätigt, wodurch die Zuluftleitung 16 abgeschlossen und das Signalhorn 17 abgestellt wird. Außerdem bewirkt das Ansteigen des Druckes eine Schaltung des dritten Umschalters 30 aus der Stellung I in die Stellung II. Dadurch wird das Schauzeichen 27 über eine Leitung 31 mit der Zuluft verbunden, wodurch die intermittierende Bewegung des Schauzeichens aufhört. Dieser Zustand bleibt so lange erhalten, wie von dem Kontaktmanometer 28 eine Störung angezeigt wird. Erst wenn die Störung endgültig beseitigt ist, wird die Membrankammer 10 des ersten Umschalters 5 entlüftet, wodurch letzterer seinen Steuerhebel wieder in die Stellung I bringt. Da sich jetzt die Leitung 18 über die Leitungen 26 und 23 entlüftet, gehen auch die Umschalter 21 und 30 mit ihren Steuerhebeln wieder in die Ausgangsstellung I zurück.

Die einzelnen Phasen des Schaltungsvorganges sind nachstehend schematisch veranschaulicht:

	5	5	Umschalter	30	6	Schauzeichen 27
Zustand	Kontaktmanometer	I	I	I	Signalhorn 17	aus
Keine	aus				aus
Störung		II	I	I		ein/aus
Störung	ein	II	II	II	ein	ein
Quittierung	ein	I	I	I	aus	aus
Keine	aus				aus
Störung

In vielen Fällen wird die Störung aus Sicherheitsgründen dadurch gekennzeichnet, daß die Signalleitung entlüftet wird. Dies kann in der Schaltung dadurch erreicht werden, daß die Impulsleitung des Kontaktmanometers 28 an die obere Kammer des Umschalters 5 gelegt wird, während die Feder 11 in die untere Membrankammer 10 verlegt wird.

Wenn an die gemeinsame Rohrleitung 1 über die Abgänge 4 sehr viele, aus den Umschaltern 5, 21 und 30 bestehende Signaleinheiten 32 angeschlossen sind, so ist es unter Umständen notwendig, dafür zu sorgen, daß der Druck in der Rohrleitung 1 beim gleichzeitigen Eintreten mehrerer Störungsfälle nicht unter eine bestimmte untere Grenze absinkt. Um dies zu erreichen, wird an die Rohrleitung 1 ein Minimaldruckrelais 33 angeschlossen. Dieses besteht im wesentlichen aus einer Membran 34, die den Druck in der Leitung 1 mit der Kraft einer Feder 35 ver-¹ gleicht. Wenn der Druck in der Leitung 1 und die Kraft der Feder 35 absinken, so wird ein Einlaßventil 36, welches mit einer Zuluftleitung 37 in Verbindung steht, so lange geöffnet, bis der durch die Vorspannung der Feder 35 vorgegebene Mindestdruck wieder erreicht ist.

Bei der in F i g. 2 veranschaulichten Schaltung sind sämtliche Signaleinheiten 32 über die gemeinsame Rohrleitung 1 derart mit dem Signalhorn 17 verbunden, daß jede Signaleinheit in der Lage ist, den Druck in der Rohrleitung 1 so weit abzusenken, daß das Signalhorn 17 betätigt wird. Gemäß einer anderen Ausführungsform werden mehrere Signaleinheiten in der Weise mit einem gemeinsamen Signalhorn verbunden, daß in der gemeinsamen Rohrleitung 1 der Druck erhöht und dadurch das Signalhorn betätigt wird.

In F i g. 3 ist diese Ausführungsform schefhatisch veranschaulicht. Eine gemeinsame Signalsammelleitung 38 besitzt mehrere Zuleitungen 39 und steht selbst über eine Drossel 40 mit der Atmosphäre in Verbindung. Die Zuleitungen 39 sind, wenn keine Störung vorliegt, jeweils durch, einen Umschalter'41 abgeschlossen. Im Falle einer Störung, die z. B. durch ein pneumatisches Kontaktmanometer 44 angezeigt wird, geht ein Umschalter 43 in die Stellung II. Dadurch gelangt Zuluft über Leitungen 45 und 46 in den Ventilraum 47 des Umschalters 41. Ferner gelangt Zuluft über Leitungen 48 und 49 in die Membrankammer 50 des Umschalters 41 und bewirkt die Umsteuerung des Steuerhebels dieses Umschalters in die Stellung II. Dadurch gelangt Zuluft über die Leitung 39 in die Sammelleitung 38. Durch die entsprechende Drucksteigerung wird über einen Umschalter 51 ein Signalhorn 52 in Tätigkeit versetzt. Gleichzeitig wird über eine Leitung 53 ein pulsierender Druckverlauf auf den Umschalter 41 gegeben, wodurch ein Schauzeichen 54 iri intermittierende Bewegung versetzt wird. Die Quittierung der Störung erfolgt durch die Betätigung eines Druckknopfes 55, wodurch das Selbsthalterelais 42 in die Stellung II gelangt. Dadurch wird die Leitung 49 drucklos, und der Umschalter 41 bleibt in seiner Stellung I. Dadurch wird wiederum das Signalhorn 52 abgestellt, während das Schauzeichen 54 dauernd mit Zuluft beaufschlagt wird. Anschließend werden die einzelnen Phasen dieser Schaltung schematisch veranschaulicht:

	Kontaktmanometer	41	Umschalter	43	Signalhorn 52	Schauzeichen 54
Zustand	aus	I	42	I	aus	aus
Keine			I
Störung	ein	Ι/Π		II	ein/aus	ein/aus
Störung	ein	I	I -	II	aus	ein
Quittierung	aus	I	II	I	aus	aus
' Keine			I
Störung

Vielfach ist es erwünscht, daß ein Alarmzustand in der Schalttafel auch dann noch bestehen bleiben soll, wenn das Kontaktmanometer oder der sonstige Störungsimpulsgeber keine Störung mehr anzeigt, oder wenn die Störung durch einen pneumatischen Wischkontakt vorgegeben wird. Diese Aufgabe kann durch Zwischenschaltung eines Halterelais 56 gelöst werden. Ein kurzzeitiger Impuls über die Leitung 57 genügt, um das Selbsthalterelais 56 aus der Stellung I in die Stellung Il zu bringen. Die durch die Leitung 59 alsdann über die Leitung 58 in die untere Membrankammer eindringende Zuluft hält das Relais 56 in dieser Lage, bis ein besonderer Löschimpuls über eine Leitung 60 in die obere Membrankammer gegeben wird.
Ein solches, in Fig. 1 gesondert dargestelltes

Halterelais ist grundsätzlich ähnlich dem in Fig. 2 links unten gezeigten Umschalter ausgebildet, wobei das Umschaltergehäuse 5 einen in der Grundstellung des Ventils von der Arbeitsmembran 6 geschlossen gehaltenen Zugang 8 zur Einführung von Zuluft P in die Ventilkammer 12, einen in der Grundstellung des Ventils von der Arbeitsmembran 6 offen gehaltenen Zugang 9 zur Einführung von Impulsen J in die Ventilkammer 12, einen mit einer Ableitung A verbundenen Ausgang 13 aus der Ventilkammer 12, eine an den Ausgang 13 angeschlossene, in die gegen die Feder 11 arbeitende Membrankammer 10 mündende Rückführleitung 13 b und eine Löscheinrichtung aufweist, durch die die Arbeitsmembran 6 von einem Löschungsimpuls beaufschlagbar ist, welcher eine Rückführung der Arbeitsmembran in ihre Grundstellung ermöglicht. Je nach der Art der Impulsgabe

ist die Arbeitsmembran 6 von einem positiven Löschungsimpuls beaufschlagbar, der durch einen Zugang 14 in die der Membrankammer 10 gegenüberliegende Membrankammer 10σ einführbar ist, oder sie ist von einem negativen Löschungsimpuls beaufschlagbar, der durch eine Entlüftung der Membrankammer 10 erzeugt wird.

Bei der in F i g. 4 oben dargestellten Schaltung werden für jede Signaleinheit nur zwei Umschalter

ίο 61 und 62 benötigt. Die Zusammenschaltung der Signaleinheiten auf die gemeinsame Sammelleitung und das gemeinsame Signalhorn 63 erfolgt in der bei F i g. 4 beschriebenen Weise. Eine solche Signaleinheit arbeitet in den einzelnen Phasen wie folgt, wobei in Fig. 4 die gleichen Sinnbilder verwendet werden wie in den Fig. 2 und 3:

Zustand

Kontaktmanometer

Umschalter
I 62

Signalhorn 63

Schauzeichen 64

Keine Störung

Störung

Quittierung

Keine Störung

aus
ein
ein
aus

I/II
I
I

aus

ein/aus
aus
aus

aus

ein/aus
ein
aus

Um eine ständige intermittierende Bewegung der Schauzeichen im nichtquittierten Störungsfalle zu erzeugen, wird bei den vorstehend beschriebenen und entsprechenden Schaltungen ein pulsierender Luftstrom benötigt. Dieser kann ebenfalls durch eine Kombination von zwei Umschaltern der in Rede stehenden Art hervorgerufen werden, wie dies in F i g. 4 unten schematisch veranschaulicht ist. Wesentlich für diese Schaltung ist, daß der Umschalter 65 eine Mitkopplung enthält, wodurch einmal nur zwei stabile Lagen möglich sind und · zum anderen die Umschaltung mit großer Hysterese erfolgt. In dem dargestellten Zustand ist gerade die Umschaltung des Schalters 65 in die Lage I erfolgt. Über eine Leitung 67 wird die Membrankammer 68 des zweiten Umschalters 66 durch den Zuluftdruck einer Leitung 69 aufgefüllt. Sobald der Druck in der Membrankammer 68 größer als die Kraft der Feder 70 wird, bewegt sich der Steuerhebel des Umschalters 66 in die Stellung I. Nunmehr erfolgt ein Auffüllen der Membrankammer 71 des ersten Umschalters 65 über eine Leitung 72 durch eine Zuluftleitung 73. Wird der Druck in der Membrankammer 71 größer als der Druck in der gegenüberliegenden Federkammer 74, so geht der Umschalter 65 in die Stellung II. Hierfür ist erforderlich, daß der Zuluftdruck 73 größer ist als der Zuluftdruck 69. Jetzt wird die Membrankammer 68 über die Leitung 67 entlüftet, und der Umschalter 66 geht in die Stellung I. Die Membrankammer 71 wird nunmehr über die Leitung 72 entlüftet, und der Umschalter 65 geht wieder in die Stellung 1. Sodann beginnt der Vorgang von neuem. Mit Hilfe der Drossel 75, welche in die Leitung 72 eingeschaltet ist, kann die Frequenz variiert werden.

Im vorstehenden ist die Erfindung lediglich an Hand der schematischen Schaltungen beispielsweise veranschaulicht. Sie beschränkt sich selbstverständlich nicht auf die gezeigten Ausführungsformen, sondern sie umfaßt alle Varianten und sonstigen Schaltungsmöglichkeiten im Rahmen des wesentlichen Erfindungsgedankens. Die Anwendung des in F i g. 4 unten gezeigten Gebers für pulsierende Luftströme ist nicht auf Letztsignal-Relais-Schaltungen beschränkt, sondern dieses Gerät kann gegebenenfalls auch für ähnliche oder sonstige Schaltungs-, Überwachungs-, Regelungs- und Steuerzwecke mit Vorteil benutzt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

309 647/4

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Pneumatisches Halterelais für pneumatische Anzeige-, Überwachungs-, Steuer- oder Schalteinrichtun-gen mit einem auf pneumatische Impulse ansprechenden Umschaltventil, welches von einem durch eine Feder in einer Grundstellung gehaltenen Membranantrieb betätigbar ist, d a durch gekennzeichnet, daß das Umschaltergehäuse (5) einen in der Grundstellung des Ventils von der Arbeitsmembran (6) geschlossengehaltenen Zugang (8) zur Einführung von Zuluft (P) in die Ventilkammer (12). einen in der Grundstellung des Ventils von der Arbeitsmembran (6) offengehaltenen Zugang (9) zur Einführung von Impulsen (/) in die Ventilkammer (12), einen mit einer Ableitung (A) verbundenen Ausgang (13) aus der Ventilkammer (12), eine an den Ausgang (13) angeschlossene, in die.gegen die Feder (11) arbeitende Membrankammer (10) mündende Rückführleitung (13 b) und eine Löscheinrichtung aufweist, durch die die Arbeitsmembran (6) von einem Löschungsimpuls beaufschlagbar ist, weleher eine Rückführung der Arbeitsmembran in ihre Grundstellung ermöglicht.

2. Halterelais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsmembran (6) von einem positiven Löschungsimpuls beaufschlagbar ist, der durch einen Zugang (14) in die der Membrankammer (10) gegenüberliegende Membrankammer (10a) einführbar ist.

3. Halterelais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsmembran (6) von einem negativen Löschungsimpuls beaufschlagbar ist, der durch eine Entlüftung der Membrankammer (10) erzeugbar ist.