DE2303715A1

DE2303715A1 - Sicherheits-absperrventil

Info

Publication number: DE2303715A1
Application number: DE19732303715
Authority: DE
Inventors: Ruthard Dr Ing Minkner
Original assignee: Regel und Messtechnik Reg GmbH
Current assignee: Regel und Messtechnik Reg GmbH
Priority date: 1973-01-26
Filing date: 1973-01-26
Publication date: 1974-08-01
Also published as: NL7400194A; FR2215562A1; CH559331A5; FR2215562B3; DE2303715C2; GB1428894A

Description

REGEL + MESSTECHNIK GMBH 5500 Kassel-Bettenhausen Osterholzstrasse 45

Sicherheits-Absperrventil

Die Erfindung betrifft ein selbsttätiges Sicherheits-Absperrventil, insbesondere für.Druckregelanlagen, welches bei Störungen oder gänzlichem Versagen der Druckregelgeräte den Durchfluß selbsttätig absperrt, sobald der Druck auf der Ausgangsseite der Druckregelanlage einen unzulässig hohen bzw." niedrigen Wert erreicht.

Um ein einwandfreies Arbeiten des Sicherheits-Absperrventiles zu gewährleisten, ist es bereits bekannt, den zu dessen Auslösen erforderlichen Mechanismus außerhalb

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des Stellgerät-Strömungsraumes anzuordnen. Es läßt sich bei derartigen Lösungen jedoch nicht vermeiden, daß der zum Auslösen des Sicherheits-Absperrventils unerläßliche Übertragungsmechanismus, beispielsweise Hebel, Klinken od. dgl., im Strömungsraum liegt, weil dieser direkt an der durch ihn zu betätigenden Ventilklappe angreift.

Abgesehen davon, daß derartige Hebel- und/oder Klinkenmechanismen einen relativ großen baulichen Aufwand, z. B. für die Lager- und Aufhängepunkte, erfordern, wobei Lager- und Gelenke ständig einem natürlichen Verschleiß unterliegen, sind derartige Ausbildungsweisen zudem auch weiteren, sich negativ auswirkenden Einflüssen ausgesetzt: Infolge der beispielsweise bei Erdgas od. dgl. auftretenden Kondensatabscheidungen unterliegen die bekannten Hebelübertragungen auch der Korrosion. Diese beeinträchtigt dann die Punktion eines Sicherheits-Absperrventils derart, daß es seiner ursprünglichen Zweckbestimmung nicht mehr gerecht zu werden vermag.

In folgerichtiger Einschätzung dieser Mangel und Nachteile hat sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe gestellt, ein Sicherheitsabsperrventil zu schaffen, das ohne jeg-

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liehe Hebelmechanismen,Klinkengesperre usw. auskommt, wie sie in den gängigen Sicherheits-Absperrventilen zum Über- tragen der Auslösekräfte auf das Stellgerät angewendet werden. Die Erfindungsaufgabe macht dabei zugleich von der Erkenntnis Gebrauch, den zum Auslösen des Sicherheits-Absperrventils erforderlichen Schaltmechanismus außerhalb des Stellgerät-Strömungsraumes anzuordnen.

Gelöst wird diese Aufgabe nach dem Willen der vorliegenden Erfindung im wesentlichen dadurch, daß in eine an das Stellgerät-Gehäuse abnehmbar angeflanschte und einen Teil der Sicherheits-Absperrvorrichtung bildenden Schaltvorrichtung eine im Stellgerät-Gehäuse drehbar gelagerte und die Ventilklappe tragende Welle hineinragt, welche mit einem den Schnellschluß der Ventilklappe bewirkenden Mechanismus derart gekuppelt ist, daß bei dessen Auslösen die unter Wirkung eines Federmittels stehende Welle die Ventilklappe schlagartig dichtend an einem zu dieser korrespondierend ausgebildeten, austrittsseitig angeordneten Ventilsitz zur Anlage bringt.

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In sinnvoller Ausgestaltung dieses Erfinaungsgedankens wird vorgeschlagen, daß der den Schnellschluß der Ventilklappe bewirkende Mechanismus aus einem koaxial zur Welle angeordneten Schaltlager besteht, welches mit definiertem radialen Abstand zur Welle drehbeweglich in einem den Mechanismus aufnehmenden und am Stellgerät-Gehäuse angeflanschten Gehäuse gelagert und der radiale Abstand so groß bemessen ist, daß er die Aufnahme bzw. das Zwischenfügen einer fest im Gehäuse sitzenden Führungsbuchse zuläßt, während zwischen Welle und dem dazu koaxial angeordneten Schaltlager ein radialer Abstand zur zumindest teilweisen Aufnahme wenigstens zweier umfangsverteilt angeordneter Schaltwalzen besteht, welche anderenteils in zur Längsachse der Welle parallelen, in der Führungsbuchse angebrachten Ausnehmungen, Nuten od. dgl. aufgenommen sind.

Weitere Merkmale der vorgeschlagenen Erfindung bestehen darin, das Schaltlager an seiner Innenbohrung mit zwei sich diametral gegenüberliegenden Schaltnocken und die Welle mit zwei sich diametral gegenüberliegenden (Längs-) Nutenzu versehen.

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Um den Schaltmechanismus in Wirkstellung zu bringen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dem Schaltlager ein Federmittel zuzuordnen, unter dessen Wirkung die Schaltwalzen beim öffnen des Ventils in die Längsnuten der Welle einrasten.

Damit der Schnellschluß der Ventilklappe schlagartig bewirkt wird, ist nach der Erfindung auch vorgesehen, daß koaxial zur Welle ein Pedermittel angeordnet ist, welches beim - manuellen - öffnen des Ventils gespannt wird. In zweckentsprechender Ausgestaltung besteht das Federmittel aus einer an sich bekannten Spiralbandfeder.

Besondere Aufmerksamkeit wurde erfindungsgemäß auch dem Schaltlager gewidmet, welches mit mehreren peripheren Ausnehmungen od. dgl. versehen ist, damit - einem anderen, zugehörigen Erfindungskennzeichen zufolge - der Schnell· -schluß der Ventilklappe durch an das den Schaltmechanismus aufnehmende Gehäuse anbringbare Auslöseeinrichtungen erfolgt, deren Auslöseschieber, -stifte od. dgl. ständig in die peripheren Ausnehmungen od. dgl. des Schaltlagers hineinragen und dieses beim Auslösen des Schnellschlusses um einen definierten Winkelbetrag verstellen.

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Abgerundet und vervollkommnet wird die vorgeschlagene Erfindung schließlich noch durch zwei alternative Merkmale, nämlich daß das Auslösen des Schnellschlusses selbsttätig mittels einer pneumatischen bzw. elektrisch wirkenden Auslöseeinrichtung oder aber mittels einer handbetätigbaren Auslöseeinrichtung erfolgt.

Mit der vorgeschlagenen Erfindung geht eine Reihe von Vorteilen einher:

Einer dieser Vorteile ist vor allem in der Anordnung des zum Sicherheits-Absperrventil gehörenden Auslösemechanismus¹ außerhalb des Stellgerät-Strömungsraumes zu sehen. Durch diese Anordnung wird nämlich sowohl die Wartung des Reglers als auch die Wartung des Auslösemechanismus¹ vereinfacht. Dem Regler kommt dabei die Aufgabe zu, den Ist-Druck laufend mit einer einstellbaren, jedoch konstanten FUhrungsgröße zu vergleichen, die Abweichung zu verstärken und - bei Abweichen vom Sollwert - auf das Schaltgerät ein analoges Signal zu geben. Die insoweit erwähnte Vereinfachung gilt auch dann, wenn eine der Baugruppen des Austausches bedarf. Selbstverständlich erschöpfen sich die Vorteile der vorgeschlagenen Erfindung nicht allein schon im vorstehenden: Auch der Verzicht auf Hebelübertragungen,

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Klinkengesperre od. dgl. zum Auslösen des Sicherheits-Absperrventils läßt einen weitaus einfacheren Aufbau des Aggregates zu. Zudem ßind die nach der vorgeschlagenen Erfindung zur Anwendung gelangenden beweglichen Bauteile sowohl in mechanischer Hinsicht praktisch verschleißfrei als auch durch Kondensatabscheidungen, z. B. bei Erdgas, völlig unbeeinträchtigt. Dies alles hat zwangsläufig wesentlich größere Betriebssicherheit und höhere Lebensdauer-Erwartung für das gesamt Sicherheits-Absperrventil im Gefolge.

Durch die nach der Erfindung gewählte besondere Ausbildung ist es ohne weiteres möglich, zum Auslösen des Mechanismus eine angemessene Vielzahl von Kräften am Schaltlager angreifen zu lassen. Das Schaltgerät benötigt im übrigen zum Auslösen des mit ihm mechanisch verbundenen Stellgerätes nur relativ kleine Drehwinkelbewegungen und -kräfte. Zum Sperren des Stellgerätes in geöffnetem Zustand ist - nach Art eines Freilaufes - eine Walzenanordnung vorgesehen. Es ist dabei aus der Wälzlagertechnik an sich bekannt, daß Walzenkörper eine relativ hohe Flächenpressung gestatten.

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Die Erfindung ist in der Zeichnung an einem Ausführungs- beispiel dargestellt. Dabei zeigt

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch ein Sicherheits-Absperrventil, an welchem das der Aufnahme des Auslösemechanismus dienende Gehäuse angeflanscht ist, und in welchem die Durchflußachse des Mediums mit der Achse der die Ventilklappe tragenden Welle nicht in einer Ebene liegt,

Pig. 2 einen Vertikalschnitt durch das den Auslösemechanismus aufnehmende Gehäuse entlang der Schnittlinie I ... I der Fig. 1, wobei die Stellung des Mechanismus dem des geöffneten Sicherheits-Absperrventils entspricht, und

Fig. 5 einen Vertikalschnitt wie in Fig. 2, wobei jedoch die Stellung des Auslösemechanismus dem des geschlossenen Sicherheits-Absperrventils entspricht.

Der durch den Pfeil 1 symbolisierte Gasstrom durchströmt den Raum 2a des Stellgerätes 2. Er tritt bei geöffneter Ventilklappe 2 bei Pfeil 4 wieder aus. Die die Ventilklappe tragende Welle 5 ist oberhalb und unterhalb (letzteres nicht dargestellt) der Ventilklappe 2 im Stellgerät 2 dreh-

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bar gelagert. Sie durchragt nach oben das Stellgerätgehäuse, an welchem das Gehäuse 6 mittels umfangsverteilt angeordneter Schrauben 7 angeflanscht ist. Der Durchfluß des Gasstromes erfolgt also ungleichachsig zu der die Ventilklappe 5 tragenden Welle 5· Das Gehäuse 6, welches nach oben durch den Deckel 8 abgeschlossen ist, dient der Aufnahme zweier koaxial zur Welle 5 angeordneter Kugellager 9· Zwischen diesen beiden Lagern 9 ist das rotationssymmetrisch ausgebildete Schaltlager 10 drehbeweglich angeordnet. Seine Längserstreckung ist koaxial zur Welle 5> welche an ihrem oberen Ende 5& im Durchmesser verstärkt ausgebildet ist. Die Innenbohrung 10a des Schaltlagers 10 hat zum verstärkten Ende 5a der Welle einen radialen Abstand definierter Größe. Dieser ist so bemessen, daß er die Aufnahme bzw. das Zwischenfügen einer fest im Gehäuse 6 sitzenden -Führungsbuchse 11 zulässt, während zwischen Führungsbuchse 11 und dem dazu koaxial angeordneten Schalt· lager 10 ein radialer Abstand/zur zumindest teilweisen Aufnahme wenigstens zweier diametral gegenüberliegender Schaltwalzen 12 besteht, welche anderenteils in zur Längsachse der Welle 5 parallelen,in der Führungsbuchse 11 angebrachten Ausnehmungen, Nuten od. dgl. lla (Fig. 2, J>) aufgenommen sind.

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Das Schaltlager 10 ist an seiner Innenbohrung 10a mit zwei sich diametral gegenüberliegenden Schaltnocken 10b versehen (Fig. 2, 3); der verstärkte Teil 5a der Welle 5 weist zwei sich diametral gegenüberliegende (Längs-) Nuten 5b auf. Dem Schaltlager 10 ist zugleich eine Feder IJ) zugeordnet, unter deren Wirkung das Schaltlager 10 in die Ausgangslage (Fig. 2) zurückgedreht wird, sobald der auslösende Impuls nicht mehr einwirkt.

Koaxial zur Welle 5 ist eine Spiralbandreder I²J- angeordnet, welche beim öffnen der Ventilklappe J> durch Drehen eines auf der Welle 5 befestigten Handrades (nicht dargestellt) gespannt wird. Diese Feder 14 bewirkt in noch zu erläuternder Weise den Schnellschluß der Ventilklappe 3.

Das Schaltlager 10 ist mit mehreren peripheren Ausnehmungen od. dgl. 10c versehen. Diese treten beim Auslösen des Schnellschlusses der Ventilklappe J5 mit Auslöseschiebern, -stiften od. dgl. 15 in Wirkverbindung. Die Auslöseschieber, -stifte od. dgl. I5 sind integrierender Bestandteil besonderer Auslöseeinrichtungen 16, I7. Die Auslöseeinrichtung 16 kann dabei - je nach Bedarf oder Wunsch - entweder pneumatisch oder aber elektrisch zur Wirkung gebracht werden; die Auslöseeinrichtung I7 wird manuell betätigt.

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Das Sicherheits-Absperrventil mit seiner Auslösemechanik funktioniert folgendermaßen:

Das öffnen der Ventilklappe 3, welche integrierender Bestandteil des Sicherheits-Absperrventiles ist, erfolgt durch Drehen des auf dem unteren Ende der Welle 5 befestigten Handrades (nicht dargestellt). Dabei wird die Welle so weit gedreht, daß das unter der Wirkung der Rückholfeder IJ) stehende Schaltlager 10 die Schaltwalzen 12 in

die Längsnuten 5b der Welle 5 einrastet. Durch das Einrasten der Schaltwalzen 12 entsteht eine lösbare Verbindung zwischen der feststehenden Führungsbuchse 11 und der drehbeweglichen Welle 5· Zugleich mit der Drehbewegung der Welle 5 während des Öffnungsvorganges wird die Schließfeder 14 gespannt.

Besteht akuter Anlaß, das Sicherheits-Absperrventil im Schnellschluß zu schließen, so geschieht dies durch eine der Auslöseeinrichtungen 16, YJ. Hierbei wird das Schaltlager 10 unter der Wirkung einer der Auslöseeinrichtungen 16, 17 einer Drehbewegung unterworfen; bei dieser Bewegung geben die schaltlagerfesten Nocken 10b die Welle 5 frei. Die unter der Wirkung der Spiralbandfeder 14 stehende Welle 5 führt dabei samt der auf ihr befestigten Ventilklappe eine Drehbewegung in Richtung auf den Ventilsitz 18 zu aus und sperrt den Pluß des Mediums 1 ab. Der Eingangsdruck des abzusperrenden Mediums 1 wirkt auf die nunmehr ge-

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schlossene Ventilklappe J>, wodurch die von der Spiralbandfeder 14 ausgehende Druckkraft sinnfällige Unterstützung erfährt.

Da das Schaltlager IO mit 1 ... η peripheren Ausnehmungen versehen werden kann, können demgemäß dann auch 1 ... η Auslöseeinrichtungen am Schaltlager angreifen. Im A.usführungsbeispiel nach Fig. 2, 3 sind lediglich zwei Auslösemechanismen 16, 17 dargestellt. Anstelle der Verschlußschrauben 19 können weitere Auslöseeinrichtungen treten, die auf beliebige Weise in Tätigkeit gesetzt werden können.

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Claims

Patentansprüche

(1·J Selbsttätiges Sicherheits-Absperrventil, insbesondere für Druckregelanlagen, welches bei Störungen oder gänzlichem Versagen der Druckregelgeräte den Durchfluß selbsttätig absperrt, sobald der Druck auf der Ausgangsseite der Druckregelanlage einen unzulässig hohen oder niedrigen Wert erreicht,

dadurch gekennzeichnet,

daß in eine an das Stellgerät-Gehäuse (2) abnehmbar angeflanschte und einen Teil der Sicherheitsabsperrvorrichtung bildende Schaltvorrichtung eine im Stellgerät-Gehäuse (2) drehbar gelagerte und die Ventilklappe (;5) tragende Welle (5) hineinragt, welche mit .einem den Schnellschluß der Ventilklappe (5) bewirkenden Mechanismus derart gekuppelt ist, daß bei dessen Auslösen die unter Wirkung eines Federmittels (14) stehende Welle (5) die Ventilklappe (5) schlagartig dichtend an einem zu dieser korrespondierend ausgebildeten, austrittsseitig angeordneten Ventilsitz (18) zur Anlage bringt.

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2. Sicherheits-Absperrventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß der den Schnellschluß der Ventilklappe (5) bewirkende Mechanismus im wesentlichen aus einem koaxial zur Welle (5) angeordneten Schaltlager (10) besteht, welches mit definiertem radialen Abstand zur Welle (5) drehbeweglich in einem den Mechanismus aufnehmenden und am Stellgerät-Gehäuse (2) angeflanschten Gehäuse (6) gelagert und der radiale Abstand so groß bemessen ist, daß er die Aufnahme bzw. das Zwischenfügen einer fest im Gehäuse (6) sitzenden Führungsbuchse (11) zuläßt, während zwischen Führungsbuchse (11) und dem dazu koaxial angeordneten Schaltlager (10) ein radialer Abstand zur Zumindest teilweisen Aufnahme wenigstens zweier umfangsverteilt angeordneter Schaltwalzen (12) besteht, welche anderenteils in zur Längsachse der Welle (5) parallelen, in der Führungsbuchse (11) angebrachten Ausnehmungen, Nuten od. dgl. aufgenommen sind.
3. Sicherheits-Absperrventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß das Schaltlager (10) an seiner Innenbohrung (10a) mit wenigstens zwei sich diametral gegenüberliegenden Schaltnocken (10b) versehen ist.

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4. Sicherheitsabsperrventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (5) mit wenigstens zwei sich diametral gegenüberliegenden (Längs-) Nuten (5b) versehen ist.
5. Sicherheits-Absperrventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schaltlager (10) ein Federmittel (15) zugeordnet ist, unter dessen Wirkung das Schaltlager (10) in die Ausgangsstellung zurückgedreht wird.
6. Sicherheits-Absperrventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß koaxial zur Welle (5) ein Federmittel (14) angeordnet ist, welches beim öffnen des Ventils (3, 18) gespannt wird, und welches den Schnellschluß der Ventilklappe (J>) bewirkt.
7. Sicherheits-Absperrventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Federmittel (14) eine an sich bekannte Spiralbandfeder od. dgl. ist.

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8. Sicherheits-Absperrventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltlager (10) mit mehreren peripheren Ausnehmungen od. dgl. (10c) versehen ist.
9. Sicherheits-Absperrventil nach Anspruch 2 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslösung des Schnellschlusses der Ventilklappe (j5) durch wenigstens eine an das den Schaltmechanismus aufnehmende Gehäuse (6) anbringbare Auslöseeinrichtung (16, 17) erfolgt, deren Auslöseschieber, -stifte od. dgl. (15) ständig in die peripheren Ausnehmungen od. dgl. (10c) des Schaltlagers (10) hineinragen und dieses beim Auslösen des Schnellschlusses um einen definierten Winkelbetrag verstellen.
10. Sicherheits-Absperrventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslösen des Schnellschlusses selbsttätig mittels einer pneumatisch bzw. elektrisch wirkenden Auslöseeinrichtung (16) erfolgt.
11. Sicherheits-Absperrventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslösen des Schnellschlusses mittels einer handbetätigbaren Auslöseeinrichtung (17) erfolgt.

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