DE2319402C3

DE2319402C3 - Sicherheitsventil mit gesteuerter Zusatzbelastung

Info

Publication number: DE2319402C3
Application number: DE19732319402
Authority: DE
Inventors: Karl 6800 Mannheim Schaaf
Original assignee: Bopp & Reuther 6800 Mannheim GmbH
Current assignee: Bopp and Reuther GmbH
Priority date: 1973-04-17
Filing date: 1973-04-17
Publication date: 1980-04-30
Also published as: NL169917C; DE2319402B2; FR2226600B1; NL169917B; DE2319402A1; FR2226600A1; GB1466935A; CH565338A5; NL7402936A

Description

Die Erfindung bezieh! sich auf cm Sicherheitsventil mit gesteuerter Zusat/bclasiiing, bei dem ein von einer Druckluftquellc über eine Bclastungsluftlcitung in Schließrichtung und über eine Hubluftleitung in Öffnungsrichtung beaufschlagter, mil dem Verschliißsiück kraftschlüssig verbundener Pneumalikkolbcn vorgcse hen ist und die Bclastungsluft von Mcnibranventilen gesteuert wird, clic von mit der abzusichernden Medi Umleitung in Verbindung Muhenden Druckschaltern betätigt werden.

Hei einem derartigen Sicherheitsventil ist es bekannt, als Druckschalter drei an die Dampfleitung angeschlos scne Boiirdon-Rohrc mit Sleiicrfiihncn ni verwenden, welche über Strahl- und Fangdiisen einer Druckluft steiierlcitiing die nachgcschallctcn drei Membranventi Ie in Schließstellung halten oder bei F'rmchcn des An spreclulruckes in Offenstelluni? bringen. Über diese Membranventile wird die von oben auf den Pneumatikkolben wirkende Belastungsluft beim Erreichen des Ansprechdruckes und damit beim öffnen der Membranventile ins Freie geleitet.

Als nachteilig ist bei diesem Sicherheitsventil anzusehen, daß durch das Druckluftsteuersystem über die Strahl- und Fangdüsen Totzeiten und dadurch bedingte Verzögerungen beim Abbau und auch beim Aufbau der Belastungsluft auftreten können, die sich insbesondere

ίο dann bemerkbar machen, wenn der Zusatzbelastungskolben einen großen Durchmesser besitzt und damit das zu verdrängende Volumen sehr groß ist. Derartige große Kolbendurchmesser sind erforderlich, wenn sich das Sicherheitsventil unabhängig vom eingestellten Ansprechdruck auch schon bei einem wesentlich niedrigeren Dampfdruck öffnen bzw. in Zwischenstellung festhalten lassen soll und die Kolbenfläche für die Hubluft deshalb groß genug sein muß, um das Verschlußstück gegen die hohe, noch nicht vom Mediumdruck kompensierte Kraft der Ventilschließfeder anzuheben. Bei diesen großen Verdrängungsvolumen am Belastungskolben bewirken die Totzeiten und die damit verbundenen Verzögerungen beim Abbau der Belastungslufl häufig ein zu langsames öffnen und beim Aufbau der Belastungsluft auch ein zu langsames Schließen des Sicherheitsventils.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Sicherheitsventil mit gesteuerter Zusatzbelastung über einen Pneumatikkolben zu schaffen, bei dem trotz eines großen Kolbenquerschnittes und eines damit verbundenen großen Verdrängungsvolumens die Ansprechzeiten beim öffnen und auch beim Schließen des Veniils stark verkürzt werden.

Die Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß darin gesehen, daß die Druckschalter über eine elektrische Steuerleitung in an sich bekannter Weise mii mindestens zwei Dreiwege-Magnetventilen in Verbindung stehen, an die je eine mit einer DruJduftleitung oder der freien Atmosphäre verbindbare Doppelmembrankammer angeschlossen ist, deren eine federbelastete Membran an einen die Belastungsluftleitung zur freien Atmosphäre absperrenden Belastungsluft-Ventilkörper angeschlossen ist und deren andere federbelastete Membran einen die Hubluftleitung bei geschlossenem Belastungsluft-Ventilkörper mit der freien Atmosphäre verbindenden und gegen die Druckluftleitung absperrenden bzw. bei abgehobenem Belastungsluft-Ventilkörper zur Atmosphäre absperrenden und mit der Drtiekluftlcitung verbindenden I lubluft- Ventilkörper

so trägt.

Durch die vorgeschlagene Übertragung des Schaltimpulses von den Druckschallcrn über eine elektrische Steucrlcitung auf die Dreiwege-Magnetventile wird ein ver/ögerungsfrcics Ansprechen des Sicherheitsventils

5¹, erreicht. In den nachgcschallctcn, über die Magnetventile mit Druckluft beaufschlagten oder wieder ins Freie eintasteten Doppclmembrankanimern können sich die Membranen infolge des geringen Knmmervolumens ver/ögcrung\frci unter Druck ruidi -iulkn aufweiten

(■ b/w. bei Druckabbau wieder n.uh linen /uriickbcwe gen, so daß die mit den heulen Membranen verbünde nen Ventilkorper einerseits fur die lielastungsluft und ,imleiciseit^ f<ir ilie I lubluft schnell umschalten. Bei Fi reichen lies eingestellten Air,|in'chdnifkes des Sicher

' heitsventils erfoljü d.nl';· Ii ,ruh bei großem Querschnitt des [Ulasiungskoibens cm sehr schneller Abbau (i'T Iklasiuiii'sliift unter jrleich/eiligcr Einführung von I lntiliifi 11t'.τ dem KoI len. so daß sich das Sn hcrheits·

ventil bereits nach einem Bruchteil einer Sekunde öffnet.

Hat das Sicherheitsventil angesprochen und ist der Ansprechdruck unterschritten, so werden die Dreiwege-Magnetventile von den Druckschaltern wieder über die elektrische Steuerleitung verzögerungsfrei zurückgeschaltet, so daß jetzt der Belastungsluft-Ventilkörper und der Hubidft-Ventilkörper sofort umschalten und sic.i dadurch sehr schnell wieder die Belastungsluft über dem Kolben aufbauen kann und gleichzeitig die Hubluft unter dem Kolben vollständig entweicht. Infolgedessen werden mit dem erfindungsgemäßen Sicherheitsventil auch schnelle Ventilschließzeiten erreicht.

Zweckmäßigerweise ist der Hubluft-Ventilkörper als Doppelventilkörper mit zwei entgegengerichteten Ventilkegeln ausgebildet, von denen der eine Ventilkegel die Hubluftleitung in der einen Stellung mit der freien Atmosphäre verbindet oder sie in der anderen Stellung hiergegen verschließt, während der andere Ventiikegei die Hubiuftleitung in der einen Stellung gegen die Druckluftleitung absperrt oder sie in der anderen Stellung hiermit verbindet.

Durch diese Ausbildung des Hubluft-Ventilkörpers als Doppelventilkörper wird in einfacher Weise erreich·, daß während des Schließzustandes des Sicherheitsventils der Hubluftraum unter dem Pneumatikkolben ständig mit der freien Atmosphäre verbunden und damit drucklos ist, während beim Erreichen des eingestellten Ansprechdruckes der Doppelventilkörper umschaltet und jetzt den Hubluftraum unter dem Kolben ohne Verzögerung mit der Druckluftleitung verbindet, so daß sich sofort die Hubluft aufbaut und das VerschluBstück des Sicherheitsventils von seinem Sitz abhebt.

Weiterhin wird vorgeschlagen, daß eine den Doppelmembrankammern entsprechende Zahl von BeIastungs- und Hubluftleitungen von der Belastungsluftbzw, der Hubluftkammer des Pneumatikkolbens ausgehen und getrennt zu den einzelnen Belastungsluft-Ventilkörpern bzw. Hubluft-Ventilkörpern führen. Dadurch kann sich die Belastungsluft beim öffnen des Sicherheitsventils über mehrere, vorzugsweise drei Leitungen noch schneller abbauen, und auch die Hubluft entweicht beim Ventilschließvorgang schneller über mehrere Leitungen. Außerdem wird über diese Parallelleitungen auch der Aufbau der Belastungsluft bzw. der Hubluft beschleunigt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in der Zeichnung erläutert, die das Sicherheitsventil mit der gesteuerten Zusatzbelastung in schematischer Darstellung zeigt.

In die Dampfleitung 1 sind aus Sicherheitsgründen zwei gleiche Sicherheitsventile 2 eingebaut, deren Verschlußstückc durch Ventilfedern 3 in Schließstellung gehalten werden. Zur Erzielung einer zusätzlichen Dichtkraft am Verschlußstück dor Federsicherheitsventile 2 ist je ein Pneumatikzylirder 4 vorgesehen, dessen Kolben 5 kraftschlüssig mit dem Verschlußstück der Sicherheitsventile 2 verbunden ist. Oberhalb des Kolbens 5 befinden sich der Bclastungs-Lufldruckraum 6, <,r. währen¹ unterhalb des Kalbens noch ein Hubluft DrucknMjm 7 vorhanden ist, der beim öffnen des Sieherh-'itsvrniils 2 als llubhilfe wirkt. Die Zuführung der Druckluft erfolg' über eine DruckluftSpeis'.-lcitung 8. an dii über die Druckminderer 9 und 10 die reduzier- <·> Ie DruCiluftleilung 11 angeschlossen ist. Die Druckluft leitung Il führ! über die Abzweigleitungen 12 und die /uführk'itungen 13 in ehr linken Zeichnungshälfte zu den drei Dreiwege-Magnetventilen 14 des einrn Sicherheitsventils 2 und in der rechten Zeichnungshälfte zu den Magnetventilen des anderen Sicherheitsventils. Außerdem ist über die Zweigleitung 15 die Belastungsluftleitung 16 an die Druckluftleitung 11 angeschlossen. Über die Zweigleitung 15 wird die Druckluft auch den Leitungen 17 zugeführt, die mit der Hubluftleitung 18 zum Hubluft-Druckraum 7 verbindbar sind.

An die Dampfleitung 1 sind drei als Bourdon-Rohre ausgebildete Druckfühler 19 angeschlossen, die bei Erreichen des Ansprechdruckes in der Dampfleitung I eine Unterbrechung der Mikroschalter 20 hervorrufen. Die Mikroschalter 20 sind über nicht gezeigte elektrische Steuerleitungen mit den drei Magnetventilen 14 beider Sicherheitsventile verbunden, so daß beim Öffnen der Mikroschalter 20 die Dreiwege-Magnetventile 14 stromlos werden und umschalten. Bei diesem Umschaltvorgüng werden die Druckluftleitungen 13, die bisher in offener Verbindung mit de.. Doppel membrankammern 2i standen, abgesperrt, irid gleichzeitig werden die Doppelmembrankammern 21 über die Auslässe 22 mit der freien Atmosphäre verbunden. Die eine Membran 23 der Doppelmembrankammern 21 ist mit dem B-I.astungsluft-Ventilkörper 24 verbunden, während die andere Membran 25 mit dem Ventilkörper 26 für die Hubluft in Verbindung steht. Die Hubluft-Ventilkörper 26 sind als Doppelventilkörper ausgebildet und besitzen einen oberen Ventilkegel 27 und einen unteren Ventilkegel 28.

Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Sicherheitsventils mit gesteuerter Zusatzbelasiung ist folgen de:

Während des Normalbetriebes sind die Mikroschalter 20 durch die Druckfühler 19 geschlossen, so daß an den Dreiwege-Magnetventilen 14 Spannung ansteht. Dadurch sind die Doppelmembrankammern 21 mit den Druckluftleilungen 13 verbunden, währenJ die \uslässe 22 abgesperrt sind. Durch die Druckluftbeaufschlagung in den Doppelmembrankammern 21 hüben sich die Membranen 23 und 25 nach außen aufgeweitet und dadurch die Belastungsluft-Ventilkörper 24 sowie die Hubluft·Ventilkörper 26 in ihre äußere, in der Zeichnung dargestellte Schließlage gebracht. In dieser Stellung steht im Druckraum 6 des Kolbens 5 über die Bclastungsluftleitung 16 und die Druckluftleitung Il Belastungsluft an, während der Hubluft-Druckrutim 7 über die Hubluftleitung 18 und die geöffneten Ventilkegel 27 mit dem freien Auslaß 29 der Membranventile zur Atmosphäre in Verbindung steht.

Ist der eingestellte Ansprechdruck der Sicherheitsventile 2 erreicht, so sprechen die Druckfühlcr 19 an, t'nd 'lie Mikroschalter 20 öffnen, wodurch die Dreiwcge-Magnetventile 14 spannungslos werden und umschalten. Dadurch kann die in den Doppe'mcmbrankammern 21 vorhandene Druckluft über die jetzt geöffneten Auslässe 22 ins Freie entweichen, wodurch die beiden Membranen 23 und 25 mit Unterstützung der Rückstellfedern 30 nach innen in ihre Ausgangsstellung zurückkehren, dadurch öffnen die Ventilkörper 24 für die Bclastungsluft und die Ventilkegel 28 der ilublufl-Ventilkör|i 1 26. Dagegen werden die oberen Ventilkegel 27 der Hublufl-Ventilkörper 26 geschlossen. Infolgedessen kann i'ic f'elastiingsluft aus dem Druckraum ft über die Leitung 16 und die geöffneten Ventile 24 über clic Auslasse 31 ms Freie strömen, so daß die Bi^-Iaslungsluft schnell abgebaut wird. Da die Ventilkegel 27 der I liibluft-Ventilkörper 26 je!/: geschlossen sind, wird die bisher offene Verbindung ztvischc Hubluft-

drtickraiim 7 und tier freien Atmosphäre abgesperrt. Gleichzeitig kann über die geöffneten Ventilkegel 28 Druckluft aus der Driickluftlcitiing 17 in die Hublufllei lung 18 und damit in den lliibluftdrtickraum 7 cinsirö men. so daß sich mit dem Abbau der Dclastungsluft so forl lliiblufl im Druckraum 7 aufbaut, wodurch das Sicherheitsventil 2 verzögerungsfrei öffnen kann.

Ist über das geöffnete Sicherheitsventil 2 genügend Dampf entwichen, so lösen die Druckfühlcr 19 wieder einen Schlicßkontakt der Mikroschaltcr 20 aus. wo durch die Dreiwegc-Magnctventilc 14 wieder an Span niing anliegen und in ihre ursprüngliche Belriebssiel lung zurückkehren. Hierdurch werden die Auslässe 22 wieder verschlossen und die Doppelmembrankammcrn 21 über die Druekliiflzwciglcitungen 1.3 unter Diuck gesetzt, wodurch die Belastiingsltift-Ventilkörper 24 wieder schließen und die I lubluft-Ventilkörper 26 den iiubiufiuruckraum 7 wieder mii der freien Aiinospniiic verbinden und gegen die Druckliif(leitung 17 absperren. Dadurch kann die I lubluft unter dem Kolben 5 ins :r, freie entweichen, und im Druckraum 6 oberhalb des Kolbens 5 baut sich über die Belastungsluftlcitung 16 llclastungsliift auf. Bereits beim Beginn des I üllens de Bclaslungslufl Druekraumcs 6 schließt jet/1 das Sicher heitsventil 2 wieder, da der I lubluft Druckraum 7 so fort entlüftet wird.

Damit bei Öffnen des Sicherheitsventils, d h. bein Offnen der Bclastungslufl Venlilkörper 24 eine schnell· Knllüftung des Belastungsluft Druekraumcs 6 erfolget kann. IaOi sich in die Driickluftzuführungsleitung nocf eine Drossel 32 einbauen, die das Nachslrömcn voi Druckluft in die Belaritunpsliiflleitiing 16 abbremst. Sf dal! ein schneller Driickal· au über die Auslässe 31 ii die freie Atmosphäre gewährleistet isl und nicht zuvic Versorirungslufl verlorengeht. Der Abbau der BcIa stungsluft beim öffnen des Sicherheitsventils und de Hublufl beim Schließen des Sicherheitsventils kam auch noch dadurch beschleunigt werden, daß nicht mi je eine gemeinsame, sondern je drei getrennte BeIa

MUMgV U(KI r MHJIUtiieitUltgL'll VtMI UCI I)CIUStUMgMlII ί

bzw. der llubluftkammer 6 bzw 7 des Pncumatikknl bcns 5 ausgehen und getrennt zu den einzelnen BeIa stungsluft-Ventilkörpern 24 bzw. Mubluft-Vcntilkor pern 26 führen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Sicherheitsventil mit gesteuerter Zusatzbelastung, bei dem ein von einer Druckluftquelle über eine Belastungsluftleitung in Schließrichiung und über eine Hubluftleitung in Öffnungsrichtung beaufschlagter, mit dem Verschlußstück kraftschlüssig verbundener Pneumatikkolben vorgesehen ist und die Belastungsluft von Membranventilen gesteuert wird, die von mit der abzusichernden Mediumleitung in Verbindung stehenden Druckschaltern betätigt werden,dadurch gekennzeichnet, daß die Druckschalter (19) über eine elektrische Steuerleitung in an sich bekannter Weise mit mindestens zwei Dreiwege-Magnetventilen (14) in Verbindung stehen, an die je eine mit einer Druckluftleitung (13) oder der freien Atmosphäre verbindbare Doppelmembranfeimmer (21) angeschlossen ist, deren eine federbeiastete Membran (23) an einen die Beiastungsluftleitung (16) zur freien Atmosphäre absperrenden Belastungsluft-Ventilkörper (24) angeschlossen ist und deren andere federbelastete Membran (25) einen die Hubluftleitung (18) bei geschlossenem Belaslungslufl-VentilkOrper mit der freien Atmosphäre verbindenden und gegen die Druckluftleitung (17) absperrenden beziehungsweise bei abgehobenem Belastungsluft-Ventilkörper zur Atmosphäre absperrenden und mit der Druckluftleitung verbindenden Hubluft-Ventilkörper (26) trägt.

2. Sicherheitsventil nach Ar^rpruch I. dadurch gekennzeichnet, daß der Hubluft-Ventilkörper (26) als Doppelventilkörper mit zwei ^r-f\tgegengerichteten Ventilkegeln (27, 28) ausgebildet ist, von denen der eine Ventilkegel (27) die Hubluftleitung (18) in der einen Stellung mit der freien Atmosphäre verbindet oder sie in der anderen Stellung hiergegen verschließt, während der andere Ventilkegel (28) die Hubluftleilung in der einen Stellung gegen die Druckluftleitung (17) absperrt oder sie in der anderen Stellung hiermit verbindet.

3. Sicherheitsventil nach den Ansprüchen I und 2. dadurch gekennzeichnet, daß eine den Doppelmembrankammern (21) entsprechende Zahl von BeIastungsund Hubluflleitungcn (16, 18) von der BcIastungsluft- bzw. der Hubluftkammer (6. 7) des Pneumatikkolbens (5) ausgehen und getrennt zu den einzelnen Bclastungslufl-Venlilkörpern (24) bzw. Hubluft-Ventilkörpern (26) führen.