DE19948747C2 - Safety reset device for a pneumatic actuator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Sicherheitsrückstellung einer pneumati­ schen Betätigungsvorrichtung, insbesondere eines Armaturenantriebs, wobei die Einrichtung einen Druckluftspeicher aufweist, mit dem die Betätigungseinrichtung rückstellbar ist.The invention relates to a device for safety reset of a pneumati rule actuating device, in particular a valve actuator, the Device has a compressed air reservoir with which the actuating device is resettable.

Derartige allgemein bekannte Einrichtungen werden dazu eingesetzt, um zu gewähr­ leisten, daß bei Ausfall der Betätigungsenergie, d. h. einem Ausfall der Druckluftver­ sorgung, die zu betätigende Armatur dennoch in die Schaltstellung gebracht werden kann, die als Sicherheitsstellung definiert ist. Eine derartige Sicherheitsrückstellung ist deshalb erforderlich, um zu verhindern, daß bei komplexen Anlagen mit einer Vielzahl zu schaltender Armaturen im Störfall unkontrollierte Betriebszustände auf­ treten können.Such well-known devices are used to guarantee afford that in the event of failure of the actuation energy, d. H. a failure of the compressed air supply supply, the valve to be operated is still brought into the switch position can, which is defined as a safety position. Such a security provision is therefore necessary to prevent complex systems with a Large number of valves to be switched on in the event of a malfunction in uncontrolled operating states can kick.

Die bekannten Druckluftspeicher zur Sicherheitsrückstellung werden direkt aus dem Druckluftnetz aufgeladen und weisen ein Speichervolumen auf, das ein Vielfaches des Volumens des pneumatischen Stellantriebs beträgt, um im Störfall auch nach einem gewissen Volumenabfluß aus dem Druckluftspeicher bis zum Ende der Ver­ stellbewegung des Stellantriebs noch einen hinreichenden Druck in dem Speicher, d. h. ein hinreichendes Antriebsmoment der Betätigungsvorrichtung, sicherzustellen.The well-known compressed air storage for safety reset are directly from the Compressed air network charged and have a storage volume that is a multiple of the volume of the pneumatic actuator amounts to in the event of a malfunction a certain volume flow from the compressed air reservoir until the end of the Ver actuating movement of the actuator still a sufficient pressure in the memory, d. H. ensure a sufficient drive torque of the actuating device.

Üblicherweise wird der Druckluftspeicher über ein elektrisch gesteuertes Ventil an die Versorgungsleitung der Betätigungsvorrichtung angeschlossen, um bei Druck­ ausfall die gespeicherte Druckluft für eine Notbetätigung abzugeben. Mit Hilfe ge­ sonderter steuerungstechnischer Maßnahmen wird dafür gesorgt, daß nach einer erfolgten Sicherheitsrückstellung die Betätigung der Armatur in die andere, d. h. "unsichere" Schaltstellung erst dann wieder erfolgen kann, wenn der Netzdruck wie­ der zur Verfügung steht. Hierdurch wird sichergestellt, daß aufgrund des dann wie­ der gefüllten Druckluftspeichers jederzeit erneut eine Sicherheitsrückstellung mit Hilfe des Speichers möglich ist.The compressed air reservoir is usually activated via an electrically controlled valve the supply line to the actuator is connected to pressurized failure to release the stored compressed air for an emergency operation. With the help of ge special control measures are taken to ensure that after a safety reset, the actuation of the valve into the other, d. H. "Unsafe" switch position can only take place again when the network pressure is like that is available. This ensures that due to the then how the filled compressed air reservoir with a safety reset at any time Help of the memory is possible.

Ein Nachteil dieser bekannten Einrichtung besteht darin, daß der Druckluftspeicher einen erheblichen Bauraum erfordert, der oft einen separaten Anbau an standardmäßige Betätigungsvorrichtungen erfordert. Diese Anbauten sind unerwünscht und verursachen nicht unerhebliche Kosten.A disadvantage of this known device is that the compressed air reservoir requires a considerable amount of installation space, which often requires separate attachment to standard  Actuators required. These additions are undesirable and cause not inconsiderable costs.

Als Alternative zu der Sicherheitsrückstellung mit Hilfe eines Druckluftspeichers ist auch eine Rückstellung über Federsysteme, in der Regel Schraubendruckfedern ober Spiralfedern, allgemein bekannt. Die Federn können entweder in die Antriebe integriert sein oder in Modulbauweise an der Außenseite angebracht werden.As an alternative to the safety reset using a compressed air reservoir also a provision via spring systems, usually helical compression springs Coil springs, generally known. The springs can either be in the drives be integrated or attached to the outside in a modular design.

Da die Federn bei jeder Verstellung der Betätigungsvorrichtung von der "sicheren" in die "unsichere" Stellung gespannt werden müssen, wird ein erhöhter Energiebedarf verursacht. Des weiteren muß die Betätigungsvorrichtung wesentlich größer ausge­ legt werden, da die für die Betätigung der Armatur benötigte Kraft um die - mit dem Betätigungsweg ansteigende - Kraft zur Spannung der Federn erhöht werden muß. Hieraus resultiert typischerweise eine Verdopplung des Bauvolumens und häufig auch der Herstellungskosten.Since the springs move from the "safe" in each time the actuator is moved the "insecure" position must be tightened, an increased energy requirement caused. Furthermore, the actuator must be made much larger be placed because the force required to operate the valve is around - with the Actuating path increasing - force to tension the springs must be increased. This typically results in a doubling of the construction volume and often also the manufacturing costs.

Da die Federn bei jedem Betätigungsvorgang gespannt werden, müssen sie dauer­ fest ausgelegt werden, denn ein Federbruch würde die Sicherheitsfunktion der Ein­ richtung außer Kraft setzen. Eine entsprechende Überdimensionierung der Federn ist somit unausweislich, was zu einer weiteren Steigerung der Betätigungskraft führt.Since the springs are tensioned with every actuation, they have to last be interpreted firmly, because a spring break would the safety function of the one override direction. A corresponding oversizing of the springs is therefore inevitable, which leads to a further increase in the operating force.

Während bei einem raschen Druckabfall, z. B. in Folge eines Rohrbruchs, die Si­ cherheitsrückstellung mit Hilfe von Federn ein gutes Verhalten zeigt, entstehen Probleme dann, wenn der Netzdruck schleichend abfällt, wie es beispielsweise beim Ausfall des Kompressors typisch ist. Bei der Unterschreitung eines gewissen Netz­ drucks kommt es zu einer beginnenden Verstellung der Betätigungsvorrichtung in Richtung der "sicheren" Schaltstellung, da die durch den Netzdruck verursachte Betätigungskraft kleiner als die Rückstellkraft der Federn wird. Dies hat zur Folge, daß die Betätigungsvorrichtung und damit die zugehörige Armatur eine undefinierte Zwischenstellung einnimmt. Gerade derartige Zwischenstellungen können unkalku­ lierbare Sicherheitsrisiken hervorrufen, da die Auswirkungen derartiger undefinierter Schaltzustände, insbesondere in komplexen Systemen, kaum abzuschätzen sind. While with a rapid pressure drop, e.g. B. as a result of a pipe break, the Si security provision with the help of springs shows good behavior Problems when the network pressure drops gradually, as is the case with Failure of the compressor is typical. When falling below a certain network pressure there is a beginning adjustment of the actuator in Direction of the "safe" switch position, as that caused by the network pressure Actuating force is less than the restoring force of the springs. As a consequence, that the actuator and thus the associated valve an undefined Intermediate position. Such intermediate positions can be uncalcified security risks, as the effects of such undefined Switching states, especially in complex systems, can hardly be estimated.  

Aus diesem Grund muß der Druck im Druckluftnetz durch ein spezielles Überwachungssy­ stem ständig beobachtet werden, was sich wiederum in einer Kostensteigerung äußert.For this reason, the pressure in the compressed air network must be monitored by a special monitoring system are constantly observed, which in turn is reflected in an increase in costs.

Aus der DE 15 50 812 A ist ein elektrohydraulisches Verstellgerät mit einem hydraulischen Akkumulator bekannt, das zur Betätigung einer Gießpfannenstopfeinrichtung dient. Mit Hilfe einer in das Gerät integrierten Radialkolbenpumpe wird der hydraulische Akkumulator ge­ füllt, der eine Membran aufweist, die einerseits mit dem Hydrauliköl und andererseits mit einem abgeschlossenen Gasvolumen in Kontakt steht. Das Gasvolumen wird bei einer Druck­ beaufschlagung der Membran über das Hydrauliköl entsprechend komprimiert. Bei einem Stromausfall wird über ein Ventil eine Verbindung zwischen dem Akkumulator und einer Seite des Kolbens der Verstelleinrichtung herstellt, wodurch das vorgespannte Gasvolumen die Förderung von Hydrauliköl und damit eine Sicherheitsrückstellung des Kolbens bewirkt.DE 15 50 812 A discloses an electrohydraulic adjusting device with a hydraulic one Accumulator known that serves to actuate a ladle tamping device. With help the hydraulic accumulator is integrated into a radial piston pump integrated in the device fills, which has a membrane that on the one hand with the hydraulic oil and on the other hand with a closed gas volume is in contact. The gas volume is at a pressure acted upon the membrane compressed accordingly by the hydraulic oil. At a Power failure is a connection between the battery and a valve Side of the piston of the adjusting device produces, whereby the prestressed gas volume the delivery of hydraulic oil and thus a safety reset of the piston.

Der Nachteil der bekannten Vorrichtung ist darin zu sehen, daß das Bauvolumen des Akku­ mulators, in dem derselbe Druck wie in dem gesamten übrigen Hydrauliksystem herrscht, groß sein muß, falls ein großer Energieinhalt für eine Sicherheitsrückstellung bereitgehalten werden soll.The disadvantage of the known device is the fact that the volume of the battery mulators, in which the pressure is the same as in the rest of the hydraulic system, must be large if a large amount of energy is available for a safety reset shall be.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Sicherheitsrückstellung einer pneumatischen Betätigungsvorrichtung vorzuschlagen, die sich durch einen kleinen benötig­ ten Bauraum auszeichnet und es erlaubt, die Baugröße der Betätigungsvorrichtung gegenüber Konstruktionen mit einer Federrückstellung zu reduzieren. Des weiteren soll die Einrichtung kostengünstig herstellbar sein und keine aufwendige Regelungs- oder Überwachungstechnik erfordern.The invention has for its object a device for safety reset propose pneumatic actuator that is needed by a small distinguishes th installation space and allows the size of the actuating device to be compared Reduce spring return designs. Furthermore, the facility should be inexpensive to manufacture and no complex control or monitoring technology require.

Ausgehend von einer Einrichtung der eingangs beschriebenen Art, wird diese Aufgabe erfin­ dungsgemäß dadurch gelöst, daß der Druckluftspeicher mittels eines über das Druckluftnetz angetriebenen Verdichters auf ein Vielfaches des Netzdruckes aufladbar ist, der über eine Druckmindereinrichtung mit der Versorgungsleitung der Betätigungseinrichtung verbunden ist.Starting from a device of the type described in the introduction, this task is invented solved according to the invention in that the compressed air reservoir by means of a via the compressed air network driven compressor can be charged to a multiple of the network pressure, which over a Pressure reducing device connected to the supply line of the actuator is.

Aufgrund der Aufladung des Speichers in der Regel auf ein Vielfaches des Netzdrucks kann das Speichervolumen gegenüber Speichern, die sich lediglich auf dem Druckniveau des Druckluftnetzes befinden, entscheidend reduziert werden. Daher ist eine Integration bzw. ein unmittelbarer Anbau eines derartigen Druckluftspeichers in die bzw. an die Betätigungsvor­ richtung ohne weiteres möglich. Due to the charging of the memory, it can usually be a multiple of the network pressure the storage volume compared to storage, which is only at the pressure level of the Compressed air network can be significantly reduced. Therefore an integration or a direct installation of such a compressed air reservoir in or on the actuation direction easily possible.  

Da die Aufladung des Speichers mit Hilfe eines von dem Druckluftnetz selbst betriebenen Verdichters erfolgt, ist kein Fremdantrieb des Verdichters erforderlich. Vielmehr entnimmt der Verdichter die benötigte Energie direkt aus dem Druckluftnetz, was üblicherweise gleich­ falls für die zu verdichtende Luft gilt, da diese dann bereits auf den Netzdruck vorkompri­ miert ist.Since the storage tank is charged with the help of one operated by the compressed air network itself External compressor, no external drive of the compressor is required. Rather takes the compressor gets the energy it needs directly from the compressed air network, which is usually the same if applies to the air to be compressed, since this already precomprizes the network pressure is lubricated.

Durch die Druckmindereinrichtung wird sichergestellt, daß im Falle einer Sicherheitsrückstel­ lung, d. h. einer Druckluftentnahme aus dem Speicher, die Versorgungsleitung und die Betäti­ gungsvorrichtung nicht mit dem vollen Speicherdruck beaufschlagt werden, was beispielsweise zur Überlastung der Betätigungseinrichtung oder anderer Bauteile führen könnte.The pressure reducing device ensures that in the event of a safety reset lung, d. H. a compressed air extraction from the storage, the supply line and the actuator supply device is not subjected to the full storage pressure  be what, for example, overloading the actuator or other components.

Gegenüber den bekannten Einrichtungen mit einer Federrückstellung kann die Be­ tätigungsvorrichtung deutlich kleiner ausgeführt werden, da Rückstellfedern nicht erforderlich sind und daher auch nicht ständig gespannt werden müssen. Im Ver­ gleich zu den bekannten Einrichtungen mit einem lediglich auf Netzdruck geladenen Speicher zeichnet sich die erfindungsgemäße Einrichtung durch den drastisch re­ duzierten Bauraum aus. Netzbetriebene Verdichter sind allgemein bekannt und wei­ sen in typischer Weise selbstregelnde Eigenschaften auf, so daß sowohl auf einen separaten Verdichterantrieb als auch auf komplizierte Regelungstechnik verzichtet werden kann.Compared to the known devices with a spring return, the Be Actuating device can be made significantly smaller, since return springs are not are necessary and therefore do not have to be constantly excited. In Ver same to the known devices with one loaded only on network pressure Memory, the device according to the invention is characterized by the drastically right reduced installation space. Mains operated compressors are well known and white sen in typically self-regulating properties, so that both on one separate compressor drive as well as complicated control technology can be.

Daher eignet sich die Einrichtung gemäß der Erfindung auch z. B. zur Nachrüstung bei doppeltwirkenden Betätigungsvorrichtungen, die mit einer Sicherheitsfunktion ausgerüstet werden sollen.Therefore, the device according to the invention is also suitable for. B. for retrofitting for double-acting actuators with a safety function to be equipped.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß ein Schaltelement eines pneumatisch betätigbaren und elektrisch steuerbaren Ventils der Betäti­ gungseinrichtung nur dann mit dem Netzdruck beaufschlagbar ist, wenn der Druck in dem Druckluftspeicher einen Mindestwert übersteigt. Hierdurch wird verhindert, daß nach einer Sicherheitsrückstellung bereits wieder eine Umschaltung der Armatur in die "unsichere" Stellung erfolgt, bevor der Druckluftspeicher auf ein Niveau geladen ist, das zu jeder Zeit eine erneute Sicherheitsrückstellung erlaubt.According to one embodiment of the invention, it is provided that a switching element a pneumatically actuated and electrically controllable valve of the actuator supply device can only be acted upon with the network pressure if the pressure in the compressed air reservoir exceeds a minimum value. This prevents after a safety reset, the valve is switched back to the "unsafe" position occurs before the compressed air reservoir is loaded to a level that allows a new security reset at any time.

Bei dem vorgenannten Ventil der Betätigungseinrichtung handelt es sich typischer­ weise um ein sogenanntes standardisiertes NAMUR-Ventil gemäß der Vorschrift VDI/VDE 3845. Hierbei handelt es sich um eine genormte Schnittstelle zwischen der Betätigungsvorrichtung und deren Umgebung.The aforementioned valve of the actuating device is more typical a so-called standardized NAMUR valve according to the regulation VDI / VDE 3845. This is a standardized interface between the Actuator and its environment.

Die Erfindung weiter ausgestaltend, wird vorgeschlagen, daß das Schaltelement des pneumatisch betätigten und elektrisch steuerbaren Ventils der Betätigungseinrichtung nur dann mit dem Netzdruck beaufschlagbar ist, wenn der Druck in dem Spei­ cher den auf der Abströmseite der Druckmindereinrichtung eingestellten Druck um einen bestimmten Faktor übersteigt.Developing the invention further, it is proposed that the switching element of the pneumatically operated and electrically controllable valve of the actuating device  can only be acted upon with the network pressure if the pressure in the memory around the pressure set on the downstream side of the pressure reducing device exceeds a certain factor.

Gegenüber einem Vergleich des Speicherdrucks mit einem Absolutwert bietet ein Vergleich mit dem abströmseitig an der Druckmindereinrichtung vorhandenen Druck die Möglichkeit, das das Ventil der Betätigungseinrichtung mit Druckluft freischalten­ de Schaltelement auch bei unterschiedlichen Netzdrücken bzw. einer Veränderung des abströmseitigen Drucks an der Druckmindereinrichtung unverändert zu belas­ sen.Compared to a comparison of the storage pressure with an absolute value, a Comparison with the pressure on the downstream side of the pressure reducing device the possibility of activating the valve of the actuator with compressed air de switching element even with different network pressures or a change to leave the downstream pressure on the pressure reducing device unchanged sen.

Vorteilhafterweise handelt es sich bei dem Verdichter um einen Stufenkolbenver­ dichter, der sich durch einen einfachen Aufbau auszeichnet und nach Aufbau eines durch seine Geometrie bedingten Druckverhältnisses selbsttätig die Verdichtung einstellt und nach einem Druckabfall im Speicher automatisch wieder mit der Ver­ dichtung beginnt. Mit derartigen Verdichtern lassen sich problemlos Verdichtungsra­ ten von 20 erzielen.The compressor is advantageously a stepped piston valve poet who is characterized by a simple structure and after building a compression, due to its geometry-dependent pressure ratio sets and after a pressure drop in the memory automatically with the Ver seal begins. With such compressors, compaction races can easily be achieved score of 20.

Eine besonders vorteilhafte Weiterentwicklung der Erfindung besteht darin, daß der Verdichter einen in einem gemeinsamen zylindrischen Gehäuse integrierten Druck­ luftspeicher besitzt.A particularly advantageous development of the invention is that the Compressor a pressure integrated in a common cylindrical housing has air storage.

Die Fertigungskosten lassen sich weiter reduzieren, wenn der Verdichter, der Druckluftspeicher, die Druckmindereinrichtung und ein Schaltventil zur Beaufschla­ gung des Schaltelements des Ventils der Betätigungsvorrichtung zu einer Baueinheit zusammengefaßt sind.The manufacturing costs can be further reduced if the compressor, the Compressed air accumulator, the pressure reducing device and a switching valve for charging supply of the switching element of the valve of the actuating device to a structural unit are summarized.

Zur weiteren Reduzierung der Herstellungskosten wird vorgeschlagen, daß ein den Druckluftspeicher und einen Zylinderraum des Verdichters bildendes Gehäuse und/oder ein Verdichterkolben aus einem glasfaserverstärkten thermoplastischen Kunststoffmaterial gefertigt sind.To further reduce the manufacturing costs, it is proposed that a Compressed air reservoir and housing forming a cylinder space of the compressor and / or a compressor piston made of a glass fiber reinforced thermoplastic Plastic material are made.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels einer Einrich­ tung zur Sicherheitsrückstellung, die in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert.The invention is described below using an exemplary embodiment of a device device for safety provision, which is shown in the drawing, explained in more detail.

Es zeigt:It shows:

Fig. 1 den schaltungstechnischen Aufbau der Einrichtung in Form einer Skizze und Fig. 1 shows the circuitry structure of the device in the form of a sketch and

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine Baueinheit aus Verdichter und Druckluftspeicher sowie weiteren Elemente. Fig. 2 shows a longitudinal section through a unit consisting of compressor and compressed air reservoir and other elements.

Eine in Fig. 1 dargestellte Einrichtung zur Sicherheitsrückstellung einer pneumati­ schen Betätigungsvorrichtung 2 in Form eines Stellantriebs für eine Armatur umfaßt einen Druckluftspeicher 3, einen Verdichter 4, eine Druckmindereinrichtung 5, ein Schaltventil 6 sowie diverse Leitungsabschnitte und Rückschlagventile.A device shown in Fig. 1 for safety reset of a pneumatic actuating device 2 in the form of an actuator for a valve comprises a compressed air reservoir 3 , a compressor 4 , a pressure reducing device 5 , a switching valve 6 and various line sections and check valves.

Die Betätigungsvorrichtung 2 besitzt einen in einem Zylinderraum 7 axial bewegli­ chen und beidseitig mit Druck beaufschlagbaren Kolben 8, der über einen nicht dar­ gestellten Mechanismus die Betätigung einer ebenfalls nicht abgebildeten Armatur zwischen zwei Endpositionen bewirkt. Mit der Betätigungseinrichtung 2 zu einer Baueinheit verbunden ist ein Ventil 9, das im wesentlichen der NAMUR-Bauart ge­ mäß VDI/VDE 3845 entspricht. Dieses Ventil 9 ist pneumatisch gegen die Kraft einer Feder 10 betätigbar und elektrisch mit Hilfe eines als Anker ausgebildeten und in einer Spule 11 angeordneten Ventilkörpers für die zur Schaltung benötigte Druckluft steuerbar.The actuating device 2 has a in a cylinder space 7 axially movable and pressurizable piston 8 on both sides, which causes the actuation of a valve, also not shown, between two end positions via a mechanism not shown. A valve 9 is connected to the actuating device 2 to form a structural unit, which essentially corresponds to the NAMUR type according to VDI / VDE 3845. This valve 9 can be actuated pneumatically against the force of a spring 10 and can be controlled electrically with the aid of a valve body designed as an armature and arranged in a coil 11 for the compressed air required for switching.

Gegenüber einem nicht modifizierten NAMUR-Ventil ist ein Leitungsabschnitt 12 zur Beaufschlagung eines im Inneren des Ventils 9 befindlichen Schaltelements mit Druckluft nicht direkt mit einer Druckluftquelle 13 verbunden. Vielmehr erfolgt die Beaufschlagung des Leitungsabschnitts 12 mit Druckluft in Abhängigkeit von der Stellung des Schaltventils 6, dessen Funktion später näher erläutert wird. Compared to a non-modified NAMUR valve, a line section 12 for supplying compressed air to a switching element located inside the valve 9 is not directly connected to a compressed air source 13 . Rather, the line section 12 is acted upon by compressed air as a function of the position of the switching valve 6 , the function of which will be explained in more detail later.

Bei normaler Betriebsweise mit gefülltem Druckluftspeicher 3 und hinreichend ho­ hem Druck der Druckluftquelle 13 stellt das Schaltventil 6 eine Verbindung zwischen einem Leitungsabschnitt 14 und dem Leitungsabschnitt 12 her, so daß in diesem Fall Druckluft an dem NAMUR-Ventil zu dessen Schaltung in Abhängigkeit von dem elektrischen Signal an der Spule 11 anliegt.In normal operation with a compressed air reservoir 3 and sufficient ho hem pressure of the compressed air source 13 , the switching valve 6 establishes a connection between a line section 14 and the line section 12 , so that in this case compressed air at the NAMUR valve for switching it depending on the electrical Signal applied to the coil 11 .

Bei Ausfall der elektrischen Steuerung der Betätigungseinrichtung schließt der elek­ tromagnetisch betätigte Ventilkörper die Druckluftbeaufschlagung des Schaltele­ ments des Ventils 9 ab, so daß das Schaltelement aufgrund der Feder 10 in die in Fig. 1 dargestellte Schaltstellung fällt. Hierdurch wird die linke Hälfte des Zylinder­ raums 7 mit Druckluft beaufschlagt und der Kolben 8 in die als "sicher" definierte Stellung verschoben. Sobald die elektrische Steuerung wieder funktionsfähig ist, kann der Kolben 8 der Betätigungseinrichtung 2 und damit die Armatur wieder in die andere Lage gebracht werden.In the event of failure of the electrical control of the actuating device, the electromagnetically actuated valve body completes the compressed air exposure of the switching element of the valve 9 , so that the switching element falls into the switching position shown in FIG. 1 due to the spring 10 . As a result, the left half of the cylinder chamber 7 is pressurized with compressed air and the piston 8 is moved into the position defined as "safe". As soon as the electrical control is functional again, the piston 8 of the actuating device 2 and thus the valve can be brought back into the other position.

Bei einem plötzlichen Abfall des Drucks in dem Leitungsnetz strömt die unter hohem Druck in dem Druckluftspeicher 3 befindliche Luft über den Leitungsabschnitt 15, die Druckmindereinrichtung 5, ein Rückschlagventil 16 und eine Versorgungsleitung 17 zu dem Ventil 9 der Betätigungseinrichtung 2, sofern es für erforderlich erachtet wird, die zu schaltende Armatur in die Sicherheitsstellung zu überführen. Hierzu ist die Abschaltung des elektrischen Signals an der Spule 11 erforderlich, um durch die Feder 10 eine Umschaltung des Schaltelements des Ventils 9 in die abgebildete Stellung zu bewirken. Die aus dem Druckluftspeicher 3 stammende Luft bewirkt in diesem Fall eine Überführung des Kolbens 8 und somit der Armatur in die "sichere" Stellung. Ein weiteres Rückschlagventil 18 verhindert, daß Druckluft in drucklose Bereiche des Netzes entweichen kann.In the event of a sudden drop in the pressure in the line network, the air under high pressure in the compressed air reservoir 3 flows via the line section 15 , the pressure reducing device 5 , a check valve 16 and a supply line 17 to the valve 9 of the actuating device 2 , if it is considered necessary to move the valve to be switched to the safety position. For this purpose, the electrical signal on the coil 11 must be switched off in order to cause the spring 10 to switch the switching element of the valve 9 into the position shown. In this case, the air coming from the compressed air reservoir 3 causes the piston 8 and thus the valve to be brought into the “safe” position. Another check valve 18 prevents compressed air from escaping into unpressurized areas of the network.

Ist der Druck im Leitungsnetz wieder hergestellt, so liegt dieser Druck über einen Leitungsabschnitt 19 an dem Verdichter 4 an. Dieser beginnt selbsttätig mit der Verdichtung und Befüllung des Druckluftspeichers 3 über einen Leitungsabschnitt 20 und beendet seine Verdichtungsarbeit erst dann selbsttätig, wenn der Druck in dem Druckluftspeicher 3 um einen gewissen Faktor größer als der Druck im Leitungsnetz ist. Dieser Faktor wird durch die Geometrie des Stufenkolbens des Verdichters 4 bestimmt und liegt im vorliegenden Fall bei etwa 20. Aus Sicherheitsgründen ist die Einrichtung mit einem Sicherheits-Druckbegrenzungsventil 21 versehen.If the pressure in the line network is restored, this pressure is applied to the compressor 4 via a line section 19 . This begins automatically with the compression and filling of the compressed air reservoir 3 via a line section 20 and only ends its compression work automatically when the pressure in the compressed air reservoir 3 is greater than the pressure in the line network by a certain factor. This factor is determined by the geometry of the step piston of the compressor 4 and in the present case is approximately 20. For safety reasons, the device is provided with a safety pressure relief valve 21 .

Eine Betätigung der Betätigungsvorrichtung 2 ist erst dann wieder möglich, wenn das Schaltventil 6 die Druckluftzufuhr zum Ventil 9 über die Leitungsabschnitte 14 und 12 freigibt. An dem Schaltventil 6 findet daher stets ein Vergleich zwischen dem Druck in dem Druckluftspeicher 3 und der Abströmseite der Druckmindereinrichtung 5 statt. Sobald der Speicherdruck größer als der abströmseitig auf der Druckmin­ dereinrichtung 5 eingestellte Druck ist, kommt es auf dieser Abströmseite der Druckmindereinrichtung 5 zu keinem weiteren Druckanstieg mehr. Während dieser konstante Druck auf eine große Fläche des Schaltelements des Schaltventils 6 wirkt, wird mittels des höhren Speicherdrucks auf der gegenüberliegenden Seite des Schaltelements lediglich eine sehr viel kleinere Fläche beaufschlagt. Aufgrund die­ ser Geometrie ist eine ca. 16- bis 17fache Überhöhung des Netzdrucks in dem Druckluftspeicher 3 erforderlich, bis das Schaltventil 6, ausgehend von der gezeig­ ten Sicherheitsstellung, in die Stellung umschattet, in der die Druckluftversorgung des NAMUR-Ventils der Betätigungsvorrichtung 2 freigegeben wird. Ab diesem Mo­ ment ist die Betätigungsvorrichtung 2 wieder in Abhängigkeit von dem elektrischen Signal an der Spule 11 umschaltbar.An operation of the operating device 2 is possible again only when the switching valve 6 opens the pressure air supply to valve 9 via the line sections 14 and 12. FIG. Therefore always a comparison between the pressure in the compressed air reservoir 3 and downstream of the pressure reducing device 5 takes place at the switching valve. 6 Once the memory pressure than the downstream dereinrichtung on the Druckmin is greater than 5 set pressure, it depends on the downstream side of the pressure reducing device 5 at no additional pressure rise more. While this constant pressure acts on a large area of the switching element of the switching valve 6 , only a very much smaller area is applied by means of the higher storage pressure on the opposite side of the switching element. Because of this geometry, an approx. 16- to 17-fold increase in the network pressure in the compressed air reservoir 3 is necessary until the switching valve 6 , starting from the shown safety position, shades into the position in which the compressed air supply to the NAMUR valve of the actuating device 2 is released becomes. From this moment on, the actuating device 2 can again be switched as a function of the electrical signal on the coil 11 .

Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch einen als Stufenkolbenverdichter ausgeführten Verdichter 4, der zusammen mit einem selbstschaltenden Verdichterventil 22, dem Sicherheitsventil 21, der Druckmindereinrichtung 5 und dem Schaltventil 6 eine Baueinheit bildet. Fig. 2 shows a longitudinal section through a compressor designed as a stepped piston compressor 4, which forms a structural unit together with a self-switching valve 22 compressor, the safety valve 21, the pressure reducing device 5 and the switching valve 6.

Ausgehend von der Druckluftquelle 13, strömt die Luft durch das Verdichterventil 22 in einen linken Verdichterraum 23, um den rotationssymmetrischen gestuften Ver­ dichterkolben 24 in die dargestellte rechte Totpunktstellung zu überführen. Dabei komprimiert der Verdichterkolben 24 mit seiner im Querschnitt reduzierten Nase 25 in einem daran angepaßten Abschnitt des Verdichterraums befindliche Druckluft, ausgehend vom Druckniveau des Netzes, auf ein Mehrfaches dieses Wertes, wobei die Luft durch ein Rückschlagventil in einen im Inneren der Nase 25 befindlichen inneren Verdichterraum 26 überführt wird. Sobald der Verdichterkolben 24 mit seiner linken Stirnseite 27 eine im Gehäuse 28 befindliche Steuerkante 29 überstrichen hat, gelangt über die Steuerleitung 30 Druckluft auf die rechte Seite des Schaltele­ ments der Verdichterventils 22, so daß dieses umschaltet und daraufhin über den Leitungsabschnitt 31 die gestufte rechte Stirnseite 32 des Verdichterkolbens 24 mit Druckluft beaufschlagt wird. Dieser wird im Bereich der Stirnseite 33 der Nase 25 über den Leitungsabschnitt 34 ebenfalls mit Druckluft beaufschlagt. Somit kommt es zu einer Kolbenbewegung nach links, bei der die vorkomprimierte Druckluft im inne­ ren Verdichterraum 26 weiter verdichtet wird und über eine Leitung 34' in einen zen­ tralen Führungsdorn 35 in den Speicherraum 36 gelangt. Sobald die linke Stirnseite 32 des Verdichterkolbens 24 die rechte Steuerkante 37 überstrichen hat, wird über die Steuerleitung 38 wiederum die linke Seite des Verdichterventils 22 mit Druckluft beaufschlagt, so daß es zu einem erneuten selbsttätigen Umschalten des Verdich­ terventils 22 kommt.Starting from the compressed air source 13 , the air flows through the compressor valve 22 into a left-hand compressor chamber 23 in order to transfer the rotationally symmetrical stepped piston 24 to the right-hand dead center position shown. The compressor piston 24 compresses with its nose 25, which is reduced in cross section, in a section of the compressor chamber which is adapted to it, starting from the pressure level of the network, to a multiple of this value, the air being passed through a check valve into an inner compressor chamber located inside the nose 25 26 is transferred. As soon as the compressor piston 24 has swept a control edge 29 located in the housing 28 with its left end face 27 , compressed air passes through the control line 30 to the right side of the switching element of the compressor valve 22 , so that it switches over and then via the line section 31 the stepped right end face 32 of the compressor piston 24 is pressurized with compressed air. This is also acted upon by compressed air in the region of the end face 33 of the nose 25 via the line section 34 . Thus, there is a piston movement to the left, in which the pre-compressed compressed air is further compressed in the internal compressor space 26 and reaches a central guide mandrel 35 in the storage space 36 via a line 34 '. Once the left end 32 of the compressor piston 24, the right control edge has passed over 37, the left side of the compressor valve is supplied with compressed air 22 so that it comes to a renewed automatic switching of the compaction terventils 22 via the control line 38 in turn.

Die oszillierende Bewegung des Verdichterkolbens 24 wiederholt sich so lange, bis aufgrund des ansteigenden Drucks im Speicherraum 36 ein Gleichgewichtszustand erreicht ist, der allein durch die Flächenverhältnisse am Verdichterkolben 24 be­ stimmt wird. Im vorliegenden Fall wird eine etwa 20fache Überhöhung des Netz­ drucks erreicht.The oscillating movement of the compressor piston 24 is repeated until an equilibrium state is reached due to the increasing pressure in the storage space 36 , which is determined solely by the area ratios on the compressor piston 24 . In the present case, an approximately 20-fold increase in the network pressure is achieved.

Die integrierte Druckmindereinrichtung 5 versorgt über eine Leitung 39 die linke Seite eines Schaltkolbens 40 in dem ebenfalls integrierten Schaltventil 6. Der Schaltkolben 40 wird durch eine Feder in seine rechte Totpunktlage gedrückt und trennt in dieser Stellung den mit der Druckluftquelle 13 in Verbindung stehenden Leitungsabschnitt 14 von dem zum NAMUR-Ventil führenden Leitungsabschnitt 12. Sobald der auf die kleine rechte Stirnfläche des Schaltkolbens 40 wirkende Druck in dem Speicherraum 36 des Druckluftspeichers 3 wirkende Druck etwa das 16- bis 17fache des hinter der Druckmindereinrichtung 5 eingestellten Drucks erreicht, ver­ lagert sich der Schaltkolben 40 von seiner rechten in die linke Totpunktstellung und gibt dabei eine Verbindung zwischen den Leitungsabschnitten 14 und 12 frei, so daß eine Druckluftbetätigung des NAMUR-Ventils in Abhängigkeit von dem elektrischen Signal an der Spule möglich ist.The integrated pressure reducing device 5 supplies the left side of a switching piston 40 in the likewise integrated switching valve 6 via a line 39 . The switching piston 40 is pressed into its right dead center position by a spring and in this position separates the line section 14 connected to the compressed air source 13 from the line section 12 leading to the NAMUR valve. As soon as the pressure acting on the small right end face of the switching piston 40 in the storage space 36 of the compressed air reservoir 3 reaches about 16- to 17 times the pressure set behind the pressure reducing device 5 , the switching piston 40 moves from its right into the left dead center position and releases a connection between the line sections 14 and 12 , so that compressed air actuation of the NAMUR valve is possible depending on the electrical signal on the coil.

Zur Realisierung niedriger Fertigungskosten bestehen sowohl das den Speicher­ raum 36 und den Verdichterraum 23 umschließende Gehäuse 28 als auch der Ver­ dichterkolben 24 und der Führungsdorn 35 aus einem glasfaserverstärkten Kunst­ stoffmaterial. Steuer- und Regelungseinrichtungen sind für den Betrieb des Verdich­ ters 4 ebensowenig nötig wie die Versorgung mit einer über den Druckluftanschluß hinausgehenden Fremdenergie. Aufgrund der ausgewählten Geometrie entspricht der Druck in dem Speicherraum 36 nach Erreichen eines stationären Zustandes ca. dem 20fachen Wert des Drucks in dem Druckluftnetz.In order to realize low manufacturing costs, both the storage space 36 and the compression space 23 enclosing the housing 28 as well as the sealing piston 24 and the guide mandrel 35 are made of a glass fiber reinforced plastic material. Control and regulation devices are just as little necessary for the operation of the compressor 4 as the supply with an external energy beyond the compressed air connection. Based on the selected geometry, the pressure in the storage space 36 corresponds to approximately 20 times the pressure in the compressed air network after it has reached a steady state.

Claims (7)

1. Einrichtung zur Sicherheitsrückstellung einer pneumatischen Betätigungseinrichtung (2), insbesondere eines Armaturenantriebs, wobei die Einrichtung (1) einen Druckluft­ speicher (3) aufweist, mittels dessen die Betätigungseinrichtung (2) rückstellbar ist, da­ durch gekennzeichnet, daß der Druckluftspeicher (3) mittels eines über das Druckluft­ netz angetriebenen Verdichters (4) auf ein Vielfaches des Netzdruckes aufladbar ist, der über eine Druckmindereinrichtung mit der Versorgungsleitung (17) der Betätigungsein­ richtung (2) verbunden ist.1. Device for safety reset of a pneumatic actuating device ( 2 ), in particular a valve actuator, the device ( 1 ) having a compressed air accumulator ( 3 ), by means of which the actuating device ( 2 ) can be reset, since characterized in that the compressed air accumulator ( 3 ) by means of a compressor driven via the compressed air network ( 4 ) can be charged to a multiple of the network pressure, which is connected via a pressure reducing device to the supply line ( 17 ) of the actuating device ( 2 ). 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schaltelement eines pneumatisch betätigbaren und elektrisch steuerbaren Ventils (9) der Betätigungseinrich­ tung (2) nur dann mit dem Netzdruck beaufschlagbar ist, wenn der Druck in dem Druckluftspeicher (3) einen Mindestwert übersteigt.2. Device according to claim 1, characterized in that a switching element of a pneumatically actuated and electrically controllable valve ( 9 ) of the actuating device ( 2 ) can only be acted upon with the network pressure when the pressure in the compressed air reservoir ( 3 ) exceeds a minimum value. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement des pneumatisch betätigbaren und elektrisch steuerbaren Ventils (9) der Betätigungseinrich­ tung (2) nur dann mit dem Netzdruck beaufschlagbar ist, wenn der Druck in dem Druckluftspeicher (3) den auf der Abströmseite der Druckmindereinrichtung (5) einge­ stellten Druck um einen bestimmten Faktor übersteigt.3. Device according to claim 2, characterized in that the switching element of the pneumatically actuated and electrically controllable valve ( 9 ) of the actuating device ( 2 ) can only be acted upon with the network pressure when the pressure in the compressed air reservoir ( 3 ) is on the outflow side the pressure reducing device ( 5 ) is set pressure exceeds a certain factor. 4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ver­ dichter (4) ein Stufenkolbenverdichter ist.4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the United compressor ( 4 ) is a step piston compressor. 5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdichter (4) einen in einem gemeinsamen zylindrischen Gehäuse (28) integrierten Druckluftspeicher (3) be­ sitzt.5. Device according to claim 4, characterized in that the compressor ( 4 ) sits in a common cylindrical housing ( 28 ) integrated compressed air reservoir ( 3 ) be. 6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdichter (4), der Druckluftspeicher (3), die Druckmindereinrichtung (5) und ein Schaltventil (6) zur Beaufschlagung des Schaltelements des Ventils (9) der Betäti­ gungseinrichtung (2) zu einer Baueinheit zusammengefaßt sind.6. Device according to claim 4 or 5, characterized in that the compressor ( 4 ), the compressed air reservoir ( 3 ), the pressure reducing device ( 5 ) and a switching valve ( 6 ) for acting on the switching element of the valve ( 9 ) of the actuating device ( 2nd ) are combined into one unit. 7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein den Druckluftspeicher (3) und einen Verdichterraum (23) des Verdichters (4) bildendes Ge­ häuse (28) und/oder ein Verdichterkolben (24) aus einem glasfaserverstärkten thermo­ plastischen Kunststoffmaterial bestehen.7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that one of the compressed air reservoir ( 3 ) and a compressor chamber ( 23 ) of the compressor ( 4 ) forming Ge housing ( 28 ) and / or a compressor piston ( 24 ) made of a glass fiber reinforced thermo plastic plastic material exist.