DE29612921U1

DE29612921U1 - Absperrarmatur

Info

Publication number: DE29612921U1
Application number: DE29612921U
Authority: DE
Original assignee: Ruhrgas AG
Current assignee: EOn Ruhrgas AG
Priority date: 1996-07-25
Filing date: 1996-07-25
Publication date: 1997-08-21
Anticipated expiration: 2006-07-26

Description

Absperrarmatur

Die Erfindung betrifft eine Absperrarmatur für eine Leitungsanlage, mit einem Absperrelement, das durch mindestens ein eine Schließkraft hemmendes Element in Offenstellung gehalten wird, wobei das Element mindestens einen druckbeaufschlagten volumenänderiichen Hohlkörper aufweist.

Aus der DE 43 26 072 A1 ist eine Absperrarmatur der vorstehend genannten Art bekannt, die im Normalbetrieb geöffnet ist und selbsttätig schließt, wenn sich in deren Umgebung ein ungewöhnlicher Temperaturanstieg einstellt.

Aus der Praxis ist ein Gasmeßgerät - ein sogenannter Gas-Detektor - bekannt, das die Umgebungsluft von Gasleitungen, Leitungs- und Anlagenteiien auf vorhandene brennbare Gase kontrolliert. Am Gerät läßt sich durch eine Einstellung festlegen, bei welcher Volumenkonzentration brennbarer Gase in der Atmosphäre automatisch ein Singnal von dem Gas-Detektor ausgelöst wird. Es ist denkbar, einen derartigen Gas-Detektor direkt oder indirekt über ein Steuergerät mit einer handelsüblichen Absperrarmatur mit Stellantrieb zu kombinieren, so daß das vom Gas-Detektor ausgegebene Signal das Schließen der im normalen Betrieb geöffneten Absperrarmatur auslöst. Die Installation einer derartigen Einrichtung ist relativ aufwendig und teuer, weil sie neben den üblichen Sicherheitseinrichtungen (SAV, SBV₁ etc.) eingebaut und betrieben werden müßte. Deshalb ist der Einbau der vorstehend genannten Einrichtung in im Hochdruckbereich betriebenen Gasleitungsaniagen wenig gebräuchlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine insbesondere im Hochdruckbereich einsetzbare Absperrarmatur einfacher Bauweise zu schaffen, die aufgrund eines von einem Gas-Detektor ausgegebenen Signals automatisch und sicher schließt und sich auf einfache Weise mit anderen Einrichtungen zur Überwachung von unzulässigen Betriebszuständen kombinieren läßt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Absperrarmatur der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Hohlkörper mit mindestens einer zu öffnenden Abblasearmatur mit einer Auslösevorrichtung verbunden ist, daß die Ausiösevorrichtung über eine Übertragungsleitung an einen Gas-Detektor angeschlossen ist, der den Anteil von brennbarem Gas in der Umgebungsluft der Leitungsaniage mißt, daß der Gas-Detektor bei Überschreitung eines maximal zulässigen Gasanteils ein Ausgangssignal ausgibt, so daß die Auslösevorrichtung die Abblasearmaiur öffnet und die Absperrarmatur automatisch schließt. Das Öffnen der Abblasearmatur bewirkt, daß der Druck im Hohlkörper abfällt und die Schließkraft das Absperrelement betätigt, so daß die Absperrarmatur geschlossen und der Durchfluß durch die Leitungsaniage unterbunden wird.

Vorteilhafterweise kann das die Schließkraft hemmende Element direkt von dem druckbeaufschlagten volumenänderlichen Hohlkörper gebildet werden, während die Schließkraft z. B. von der Gewichtskraft eines ruhenden Körpers oder von einer gespannten Feder aufgebracht wird. Der Hohlkörper ist mit einer Abblasearmatur verbunden, die eine Ausiösevorrichtung aufweist. Diese ist über eine Übertragungsleitung an einen Gas-Detektor angeschlossen. Bei Überschreitung eines max. zulässigen Gasanteils sendet der Gas-Detektor ein Ausgangssignal zur Ausiösevorrichtung. Diese löst das Schließen der Absperrarmatur aus, in dem sie die Abblasearmatur öffnet und ein Druckabfall im Hohlkörper eintritt. Hierdurch verringert sich die Druckkraft im Hohlkörper, so daß die Schließkraft in Abhängigkeit von der Armaturen-Konzeption direkt auf ein Absperrelement wirken kann oder den Schließvorgang indirekt über eine Betätigungsvorrichtung auslöst, so daß der Durchfluß durch die Leitungsanlage unterbrochen wird.

Die erfindungsgemäße Absperrarmatur hat den Vorteil, daß sie aufgrund ihrer einfachen und robusten Konstruktion nicht auf einen bestimmten Typ von Absperrarmaturen beschränkt ist. Als Absperrarmatur eignen sich daher verschiedenartige handelsübliche Armaturen, wie z. B. Ventile oder Absperrklappen. Die Absperrarmatur ist somit vielseitig einsetzbar, beispielsweise zur Absicherung von Meß-, Druckrege!- Verdichter- oder Speicheranlagen sowie verfahrenstechnischen Anlagen.

Als Hohlkörper eignen sich beispielsweise marktgängige volumenveränderliche Druckbehälter aus diversen Materialien. Der Hohlkörper wird i. d. R. außerhalb des Armaturengehäuses angeordnet, läßt sich jedoch auch in das Gehäuse integrieren.

Zum Ausgleich möglicher Leckverluste kann der Hohlkörper z. B. mit einem Druckbehälter verbunden werden. Dieser kann als Druckpuffer dienen oder einen Druck auf-

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weisen, der höher als der im Hohlkörper ist. Hierbei ist im Anschluß zwischen Druckbehälter und Hohlkörper eine Druckregelarmatur erforderlich.

Als Abblasearmatur können handelsübliche, den gültigen Vorschriften entsprechende Sicherheitsabblaseventile verwendet werden. Die Auslösevorrichtung der Abblasearmatur wird von dem Gas-Detektor mittels eines Ausgangssignals elektrisch angesteuert. Durch die Anordnung weiterer Abbiasearmaturen läßt sich die Armatur auf einfache Weise mit anderen Einrichtungen zur Überwachung von unzulässigen Betriebszuständen kombinieren.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung wird dadurch erreicht, daß der Hohlkörper mit mindestens einer weiteren Abblasearmatur verbunden ist, deren Auslösevorrichtung über eine Meßleitung der Betriebsdruck der Leitungsanlage zugeführt wird und das die Auslösevorrichtung bei Über- oder Unterschreitung des zulässigen Drukkes in der Leitungsanlage das Öffnen der Abblasearmatur auslöst. Dieses hat den Vorteil, daß die Absperrarmatur sowohl bei einer Überschreitung eines max. zulässigen Gasanteils als auch bei Erreichen eines unzulässigen Betriebsdruckes in der Leitungsanlage automatisch schließt. Dadurch kann die Absperrarmatur gleichzeitig Parameter überwachen. Dieses hat den Vorteil, daß sich die Herstellungskosten sowie der Aufwand für die Instandhaltung und Wartung gegenüber herkömmlichen, voneinander getrennten Sicherheits-Absperrarmaturen erheblich verringern.

Die Erfindung ist dadurch weitergebildet, daß mindestens eine Abblasearmatur über eine Funktionsleitung mit dem Hohlkörper verbunden ist, wobei die Funktionsleitung aus einem Material besteht, dessen Schmelztemperatur auf eine definierte Grenzwerttemperatur eingestellt ist. Eine derartig ausgebildete Funktionsleitung hat den Vorteil, daß ein im Anlagenbereich auftretender Brand das Schmelzen der Funktionsleitung bewirkt und dieses einen Druckabfall im Hohlkörper und somit ein Auslösen des Schließvorgangs zur Folge hat. Die Funktionsleitung läßt sich beispielsweise in einer Meß- und Regelanlage derartig anordnen, daß sie sich über das gesamte Anlagensystem erstreckt. Hierdurch wird erreicht, daß die Absperrarmatur bei Überschreitung einer zulässigen Gaskonzentration, bei Über- oder Unterschreitung eines zulässigen Druckes und auch bei unzulässig hohen Temperaturen selbsttätig schließt. Die Überwachung dieser drei Parameter in Verbindung mit nur einer Absperrarmatur reduziert die Hersteliungs- und Wartungskosten einer Meß- und Regeianlage erheblich.

Eine sich über das gesamte Aniagensystem erstreckende Funktionsleitung hat den Vorteil, daß sich die Reaktionszeit in bezug auf das Schließen der Absperrarmatur im

Brandfall auf ein Minimum reduziert. Funktionsleitung und Hohlkörper sollten weitgehend frei von lösbaren Verbindungen sein, damit mögliche Quellen für Undichtigkeiten vermieden werden.

Ein bestimmter Anlagenbereich wird bei Auftreten einer Grenzwertüberschreitung (Gaskonzentration, Temperatur oder Druck) schnell und sicher vom übrigen Leitungssystem abgetrennt, in dem eine eingangsseitig angeordnete erfindungsgemäße Absperrarmatur in Verbindung mit einer ausgangsseitig angeordneten Rückströmsicherung oder einer weiteren erfindungsgemäßen Absperrarmatur betriebn wird.

Nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Erfindung wird die Schließkraft von einem Betätigungselement aufgebracht, welches an einer Betätigungsvorrichtung angreift. Dadurch wird erreicht, daß die Schließvorrichtung mit allen handelsüblichen Armaturen (Klappen, Ventile, Schieber, Hähne, etc.) kombinierbar ist. Die Betätigungsvorrichtung hat die Aufgabe, die Bewegung des Betätigungselementes auf das Absperrelement der Armatur zu übertragen. Die Umwandlung einer Abwärtsbewegung des Betätigungselementes in eine Drehbewegung kann beispielsweise auf sehr einfache Weise über Gelenke, Zahnräder oder eine am Armaturengetriebe angreifende Zahnstange erfolgen. Der Hohlkörper greift erfindungsgemäß ebenfalls an der Betätigungsvorrichtung oder direkt an dem Betätigungselement an, so daß die Absperrarmatur auch als Betriebsarmatur genutzt werden kann und sich somit die Kosten für eine zusätzliche Absperrarmatur einsparen lassen.

In Weiterbildung der Erfindung weist der Hohlkörper eine Vorrichtung zur Überwachung der Funktionsbereitschaft der Absperrarmatur auf. Eine einfache Form der Überwachung ist die Messung des Innendruckes im Hohlkörper. Die Überwachung beschränkt sich aber nicht nur auf den Hohlkörper, sondern es kann auch die Stellung des Absperrelementes überwacht werden. Der gemessene Druck und/oder die Stellung des Absperrelementes können angezeigt oder in ein komplexes Überwachungssystem übertragen werden, so daß die Störungen frühzeitig erkannt und Gegenmaßnahmen eingeleitet werden können.

Weiterhin läßt sich die Erfindung vorteilhaft ausgestalten, indem zwei oder mehr Hohlkörper hintereinander und die zugehörigen Reaktionsleitungen parallel zueinander angeordnet sind. Eine derartige Ausführungsform hat den Vorteil, daß systembedingte Fehlauslösungen nahezu ausgeschlossen werden. Eine störungsbedingte Reduzierung des Druckes in einem Hohlkörper hat lediglich die Teiischließung der Absperrarmatur und somit maximal eine Durchflußreduzierung zur Folge.

Nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Erfindung kann der Hohlkörper als Faltenbalg oder als elastisches Druckkissen ausgebildet sein. Dadurch läßt sich beispielsweise ein als Betätigungselement wirkender Körper direkt auf den Hohlkörper anordnen. Bei einem Druckabfall im Hohlkörper wird dieser von der Gewichtskraft des sich abwärts bewegenden Körpers zusammengedrückt, d. h. die Schließkraft wird wirksam. Anders verhält es sich bei einem vorgespannten Faltenbalg, der sich durch eine Druckbeaufschiagung in seiner Länge ausdehnt und sich bei Druckabfall wieder zusammenzieht. In diesem Fall kann der Hohlkörper gleichzeitig auch das Betätigungselement sein, so daß vorteilhafterweise auf ein zusätzliches Element verzichtet werden kann.

Im Rahmen der Erfindung sind ohne weiteres Abwandlungsmögüchkeiten gegeben. Es ist nicht notwendig, daß der Hohlkörper der Schiießkraft direkt entgegenwirkt. Es ist ausreichend, wenn eine durch den Druckabfall im Hohlkörper erzeugte Bewegung das Auslösen der Schließkraft bewirkt, d. h. der Hohlkörper eine Art Schalterfunktion ausübt. Die Befüllung des Hohlkörpersystems beschränkt sich nicht lediglich auf Druckluft. Beispielsweise eignen sich insbesondere inerte Gase für die Befüllung. Auch der Einsatz von brennbaren Gasen oder von Flüssigkeiten ist denkbar.

Wird der Hohlkörper als Zylinder ausgebildet, bewirkt ein Kolben die Veränderbarkeit des Volumens. Der Kolben ist z. B. direkt mit dem Absperrelement oder über eine Kolbenstange mit einer Betätigungsvorrichtung verbunden, an der auch die Schließkraft angreift. Durch die pneumatische Druckbeaufschlagung wird der Kolben in eine Endlage gedrückt. Das eingeschlossene Gaspolster wirkt der Schließkraft entgegen und hält so die Absperreinrichtung in Offenstellung. Das Öffnen einer Abblasearmatur oder das Schmelzen der Funktionsleitung verursacht einen Druckabfall im Zylinder, so daß die Schließkraft wirksam werden kann, der Kolben seine Endlage verläßt und die Absperreinrichtung mittels der Betätigungsvorrichtung in die Schließposition überführt wird.

Als erfindungswesentlich offenbart gelten auch Kombinationen der erfindungsgemäßen Merkmaie, die von den oben diskutierten Verknüpfungen abweichen.

Nachstehend ist die Erfindung anhand von zwei in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispielen beschrieben. Die Zeichnung zeigt in:

Fig. 1: eine schematische Darstellung einer Absperrarmatur

Fig. 2: einen schematischen Aufbau einer Gas-Druckregelanlage

Die in Fig. 1 gezeigte Absperrarmatur 1 ist in einer Rohrleitung 2 flußauf einer Druckregeleinrichtung 3 angeordnet. Die Absperrarmatur weist eine Betätigungsvorrichtung auf, über die das nicht dargestellte Absperrelement der Absperrarmatur 1 bewegt werden kann. Im Betriebszustand wird das Absperrelement in Offenstellung gehalten, und zwar dadurch, daß der von einem Betätigungselement in Form eines ruhenden Körpers 5 aufgebrachten Schließkraft ein druckbeaufschlagter volumenänderlicher Hohlkörper 6 entgegenwirkt. Dieser ist mit Druckluft gefüllt, als Faltenbalg ausgebildet und zwischen dem Körper 5 und einem festen Untergrunnd 7 angeordnet. Der Faltenbalg 6 ist über eine Anschlußleitung 8 mit einer Abblasearmatur 9 unabsperrbar verbunden. Die Abblasearmatur 9 weist eine Auslösevorrichtung 10 auf, die über eine Übertragungsleitung 11 an einen handelsüblichen Gas-Detektor 12 angeschlossen ist.

Der Gas-Detektor 12 gibt bei Überschreitung des maximal zulässigen Gasanteils in der Umgebungsluft der Anlage ein Auslösesignal aus, infolgedessen die Auslösevorrichtung 10 die Abblasearmatur 9 öffnet. Die Druckluft entweicht über die geöffnete Abblasearmatur 9 in die Atmosphäre, so daß der Druck in dem Faltenbalg 6 abnimmt. Hierdurch verringert sich die der Schließkraft entgegenwirkende Kraft und der Körper 5 beginnt sich abwärts zu bewegen. Über die Betätigungsvorrichtung 4 wird die Abwärtsbewegung auf das Absperrelement übertragen, in dem diese in eine Drehbewegung umgewandelt wird. Sobald der Faltenbalg 6 auf seine Mindestgröße zusammengedrückt ist, hat der Körper 5 seine Endposition erreicht und die Absperrarmatur 1 ist vollständig geschlossen. Der Gasfluß bleibt unterbrochen, bis die Absperrarmatur 1 manuell in den Betriebszustand zurückversetzt wird.

Fig. 2 zeigt eine Gas-Druckregelanlage mit einer Gasleitung 2 und einer im Eingangsbereich der Anlage angeordneten Absperrarmatur 1. Das nicht dargestellte Absperrelement (Ventilteller) der Absperrarmatur 1 ist fest mit einer Betätigungsvorrichtung 4 verbunden. Über diese wird das Absperrelement in Offenstellung gehalten, wobei der auf die Betätigungsvorrichtung 4 wirkenden Schließkraft zwei druckbeaufschlagte, hintereinander angeordnete Hohlkörper in Form von Faltenbälgen 6 hemmend entgegenwirken. Die Schließkraft wird durch das Gewicht eines ruhenden Körpers 5 aufgebracht, wobei auch andere Lösungen, wie beispielsweise der Einsatz einer gespannten Feder oder die Verwendung vorgespannter Faltenbälge denkbar sind. Jeder der Faltenbälge 6 weist eine den Innendruck messende Meßvorrichtung 17 auf und ist jeweils über eine als Funktionsleitung 13 ausgebildete Anschlußleitung mit zwei Abblasearmaturen 9 verbunden. Jede Abblasearmatur 9 verfügt über eine Auslösevorrich-

tung. Die Auslösevorrichtungen 10a sind mittels Übertragungsleitungen 11 an einen Gas-Detektor 12 angeschlossen, während die Auslösevorrichtungen 10b über Meßleitungen 14 unabsperrbar mit der Gasleitung 2 verbunden sind, und zwar flußab einer Druckregeleinrichtung 3. Im Ausgang der Gas-Druckregelanlage ist eine Rückströmsicherung 15 angeordnet.

Bei Überschreitung des max. zulässigen Gasanteils oder bei Über- bzw. Unterschreitung des ausgangsseitig zulässigen Betriebsdruckes öffnen die Auslösevorrichtungen 10a oder 10b die zugehörigen Abblasearmaturen 9, so daß die Druckluft entweichen kann und der Druck in den Faltenbälgen 6 abnimmt. Dadurch verringert sich die der Gewichtskraft des Körpers 5 entgegenwirkende Kraft, so daß der Körper 5 seine Ruheposition verläßt und das Absperrelement über die Betätigungsvorrichtung 4 in eine Schließposition bringt. Der Gaszufluß wird unterbrochen. Weiterhin wird die Rückströmsicherung 15 wirksam, so daß auch aus dem der Regelanlage nachgeschalteten Leitungssystem kein Gas zum Brandherd zurückströmen kann. Die Absperrarmatur 1 verbleibt so lange in einem geschlossenen Zustand, bis eine manuelle Entriegelung erfolgt.

Im übrigen bewirken die sich über die Anlage erstreckenden Funktionsleitungen 10 eine Art Feuer-Notaus-System. Im Falle eines Brandes wird im Flammenbereich die Grenz- bzw. Schmelztemperatur der Funktionsleitungen 13 überschritten. Bereits während des Schmelzvorgangs ist davon auszugehen, daß die Funktionsleitungen 13 dem Innendruck nicht standhalten und bersten, so daß die Druckluft entweichen kann und die Absperrarmatur 1 selbstätig schließt. Hierdurch wird sichergestellt, daß kein weiteres Gas aus dem der Regelanlage vorgeschalteten Transportsystem zum Brandherd gelangt.

Die parallele Anordnung der Funktionsleitungen 13 hat den Vorteil, daß systembedingte Fehlauslösungen vermieden werden. Eine störungsbedingte Reduzierung des Drukkes in einem der beiden Faltenbäige 6, beispielsweise durch eine Undichtigkeit hervorgerufen, hätte lediglich eine Teilschließung der Absperrarmatur 1 zur Folge. Diese ließe sich jedoch über eine an die Meßvorrichtungen 17 gekoppelte Warnmeldung feststellen, so daß Gegenmaßnahmen eingeleitet werden könnten. Die Warnmeldung kann ebenso von einem in bzw. an der Absperrarmatur 1 angeordneten Bewegungsmelder ausgegeben werden. Zur Verminderung einer unbeabsichtigten Auslösung der Absperrarmatur 1 ist der Körper 5 mittels einer Arretiervorrichtung 16 feststellbar.

Claims

Patentansprüche

1. Absperrarmatur (1) für eine Leitungsanlage (2) mit einem Absperreiement, das durch mindestens ein eine Schiießkraft hemmendes Element in Offenstellung gehalten wird, wobei das Element mindestens einen druckbeaufschlagten volumenänderlichen Hohlkörper (6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (6) mit mindestens einer zu öffnenden Abblasearmatur (9) mit einer Auslösevorrichtung (10) verbunden ist, daß die Auslösevorrichtung über eine Übertragungsleitung (11) an einen Gas-Detektor (12) angeschlossen ist, der den Anteil von brennbarem Gas in der Umgebungsluft der Leitungsanlage (2) mißt, daß der Gas-Detektor (12) bei Überschreitung eines maximal zulässigen Gasanteils ein Ausgangssignal ausgibt, so daß die Auslösevorrichtung (10) die Abblasearmatur (9) öffnet und die Absperrarmatur (1) automatisch schließt

2. Absperrarmatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß der Hohlkörper (6) mit mindestens einer weiteren zu öffnenden Abblasearmatur (9) verbunden ist, daß deren Auslösevorrichtung (10) über eine Meßieitung (11) mit der Leitungsanlage (2) verbunden ist, daß der Auslösevorrichtung (10) der Betriebsdruck zugeführt wird und daß die Auslösevorrichtung (10) bei Über- oder Unterschreitung des zulässigen Druckes in der Leitungsanlage (2) das Öffnen der Abblasearmatur (9) bewirkt.

3. Absperrarmatur nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

daß mindestens eine Abblasearmatur (9) über eine Funktionsleitung (13) mit dem Hohlkörper (6) verbunden ist, wobei die Funktionsleitung (13) aus einem Material besteht, dessen Schmelztemperatur auf eine definierte Grenzwerttemperatur eingestellt ist.

4. Absperrarmatur nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

daß die Schließkraft von einem Betätigungselement (5) aufgebracht wird, weiches an einer Betätigungsvorrichtung (4) angreift.

5. Absperrarmatur nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

daß der Hohlkörper (6) an der Betätigungsvorrichtung (4) oder direkt an dem Betätigungselement (5) angreift.

6. Absperrarmatur nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperrarmatur (1) eine Vorrichtung (17) zur Überwachung der Funktionsbereitschaft aufweist.

7. Absperrarmatur nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (6) als Faltenbalg oder als Druckkissen ausgebildet ist.

8. Absperrarmatur nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Hohlkörper (6) hintereinander angeordnet sind.

9. Absperrarmatur nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,

daß jeder Hohlkörper (6) eine Funktionsleitung (13) aufweist und diese parallel zueinander angeordnet sind.