DE3326332C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Funktionsüberwachungsvorrich­ tung für ein Ventil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Vorrichtung ist aus der DE-OS 29 07 800 be­ kannt.

Sicherheitsventile sind Organe, die für gewöhnlich in An­ lagen mit verschiedenen Vorrichtungen zur Speicherung und Handhabung von Fluiden verwendet werden. Wenn von diesen Anlagen ein hohes Maß an Sicherheit gefordert wird, z. B. bei Kernkraftwerken, ist es unerläßlich, das sichere Funk­ tionieren aller ihrer Organe, insbesondere der Sicher­ heitsventile, zu gewährleisten. Es ist daher zweckmäßig, an diesen Ventilen Vorrichtungen zur Überwachung ihres Funktionierenes anzubauen.

Derartige Funktionsüberwachungsvorrichtungen können ein Organ aufweisen, das sich gleichzeitig mit dem das Ventil­ verschlußglied tragenden beweglichen Teil des Ventils bewegt.

Man kann dann die Bewegung des beweglichen Teils des Ven­ tils oder auch dessen Schließen oder Öffnen ermitteln durch Kontrollieren der Bewegung oder der Stellung des be­ weglichen Überwachungsorgans.

Diese Vorrichtungen sind äußerst einfach und sicher, da sie den Bewegungen des beweglichen Teils des Ventils fol­ gen, mit dem sie im allgemeinen in umittelbarer Berührung stehen.

Diese Vorrichtungen sind aber nicht voll zufriedenstel­ lend, da sie die an das Ventil erfolgende Anpassung von Überwachungsorganen erfordern, die dem sicheren Funktio­ nieren des eigentlichen Ventils entgegenwirken können und folglich eine Verminderung der Sicherheit des Ventils be­ dingen.

Aus dem DE-GM 18 84 138 ist ein Absperrventil bekannt, das ein Überwachungsorgan aufweist, das an einem auf einem hubbeweglichen Ventilteil befestigten Schaltnocken an­ liegt.

Die DE-AS 12 39 902 zeigt ein stopfbüchsenloses Absperr­ und Feinregulierventil für Hochdruck mit einem Stellungs­ geber zur Kontrolle des Schaltzustands.

Die US-PS 33 61 148 betrifft ein Regulierventil mit einem eine bestimmte Stellung des Ventils festlegenden Element. Dieses Element weist eine Sollbruchstelle auf. Dieses Ele­ ment eignet sich jedoch nicht zur Erfassung einer Ventil­ stellung. Auch die Materialwahl, nämlich Gußeisen, zeigt, daß dieses Element nicht als Anlagestift geeignet ist.

Die DE-OS 29 07 800 beschreibt schließlich eine Funktions­ überwachungsvorrichtung für ein Ventil mit einem bewegli­ chen Überwachungsorgan, das gegen ein bewegliches mit dem Verschlußglied des Ventils fest verbundenes Teil nachgie­ big anliegt, und mit einem Bewegungs- und/oder Stellungs­ geber zur Kontrolle der Bewegungen und/oder Stellungen des Überwachungsorgans.

Alle diese oben beschriebenen Vorrichtungen zur Überwa­ chung der Funktion eines Ventils können selbst durch Aus­ fall, z. B. durch Klemmen, eine Beeinträchtigung des siche­ ren Funktionierens des Ventils beeinträchtigen.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung einer Funk­ tionsüberwachungsvorrichtung der eingangs angegebenen Art, die jegliche Behinderung des sicheren Funktionierens des Ventils vermeidet.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Anspruchs 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an­ hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt eines hy­ draulisch gesteuerten Ventils mit einer ersten Ausführungsform einer Funktionsüberwachungsvorrichtung;

Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht eines Teils von Fig. 1 der Funktionsüberwachungs­ vorrichtung;

Fig. 3 einen senkrechten Schnitt eines hy­ draulisch gesteuerten Ventils mit einer zweiten Ausführungsform der Funktionsüberwachungsvorrichtung;

Fig. 4 eine vergrößerte Ansicht eines Teils von Fig. 3 der Funktionsüberwachungs­ vorrichtung.

Fig. 1 zeigt ein Sicherheitsventil von herkömmlicher Kon­ zeption. Dieses Ventil hat eine Einlaßöffnung 1, eine Aus­ laßöffnung 2, einen festen Sitz 3 und ein Verschlußglied 4, das zum Schließen des Ventils am Sitz 3 anliegt und zum Öffnen des Ventils sich vom Sitz 3 entfernt. Das Ver­ schlußglied 4 ist über eine Stange 15 mit einem Kolben 6 verbunden, dessen Vorderseite 7 einem Druckmittel zur Steuerung des Öffnens und des Schließens des Ventils ausgesetzt ist. Die Stange 5 und der Kolben 6 bilden den beweglichen Teil des Ventils.

Eine Überwachungsvorrichtung 9 ist am Ventil derart ange­ bracht, daß sie die Verschiebungen oder die relative Stel­ lung des beweglichen Teils des Ventils gegenüber einem festen Teil oder Gehäuse 8 dieses Ventils ermittelt. Der Öffnungs- oder Schließzustand des Ventils ist unmittelbar mit der relativen Stellung des beweglichen Teils 5, 6 ge­ genüber dem Gehäuse 8 verbunden.

Fig. 2 zeigt im einzelnen die Überwachungsvorrichtung 9. Die Vorrichtung hat ein Gehäuse 12, bestehend aus einer Hülse, die an einer das Gehäuse 8 durchquerenden Öffnung an diesem befestigt ist.

Innerhalb des Gehäuses 12 ist eine ein Überwachungsorgan bildende Stange 15 verschiebbar angeordnet, die durch ein Zentrier- und Anlageteil 16 zu ihrer Verschiebungsbewegung längs der Achse der Öffnung 14 im Gehäuse 8 geführt ist.

Die Verbindung zwischen der Stange 5 und dem Kolben 6 des beweglichen Teils des Ventils hat eine kegelstumpfförmige äußere Fläche 18. Das vordere Ende der Stange 15 wird durch die Fläche 18 durch eine Feder 19 gehalten, die an einer mit dem Gehäuse 8 fest verbundenen Hülse 12 anliegt.

Das Vorderteil des Überwachungsorgans 15 hat eine Soll­ bruchstelle 20. Sie ist mit dem beweglichen Teil des Ven­ tils kinematisch verbunden, da die Verschiebungen des Ven­ tils in Richtung seiner Achse 21 über die kegelstumpfför­ mige Fläche 18 mit dem Überwachungsorgan 15 übertragen werden, die durch die Feder 19 an dieser Fläche 18 in An­ lage gehalten wird.

Die Bewegungen des Organs 15 werden durch einen Bewegungs­ geber kontrolliert, der im wesentlichen aus folgenden Tei­ len besteht: einem Ferritteil 26, der mit dem Ende des Or­ gans 15 fest verbunden ist, das dem mit der Fläche 18 in Berührung stehenden Ende gegenüberliegt, und zwei Wicklun­ gen 24, 25, die eine Primär- und eine Sekundärwicklung eines Bewegungsgebers der Bauart Differentialübertrager bilden.

Ein derartiger Bewegungsgeber ist von bekannter Bauart und wird daher nicht im einzelnen beschrieben. Die Wicklungen 24, 25 sind über Leiter 27 mit einer elektronischen Vor­ richtung verbunden, die am Ausgang Signale liefert, die die Stellung oder Bewegungen des Ferritteils 26, folglich des Überwachungsorgans 15 und des beweglichen Teils des Ventils, liefert.

Im Fall einer Blockierung des durch die Stange 15 gebilde­ ten Überwachungsorgans bewirken die durch den beweglichen Teil des Ventils an dieser Stange ausgeübten Belastungen deren Bruch an der Sollbruchstelle 20, so daß die kinema­ tische Verbindung zwischen dem beweglichen Teil des Ven­ tils und dem Überwachungsorgan unterbrochen ist. Das Ven­ til arbeitet daher in normaler Weise weiter.

In Fig. 3 haben die den Elementen von Fig. 1 entsprechen­ den Elemente dieselben Bezugszeichen. Die Überwachungsvor­ richtung besteht aus einer Anordnung 30, 31 mit einem be­ weglichen Stift 30 und einer Anordnung 31 zur Bewegungs­ ermittlung.

Gemäß Fig. 4 ist der Stift 30 in Axialrichtung, d. h. in der Verschiebungsrichtung des beweglichen Teils des Ven­ tils, in einer im Gehäuse 8 ausgebildeten Öffnung 32 ange­ ordnet.

Der Stift 30 hat einen verjüngten Abschnitt 34 und einen hinteren Abschnitt 35, das seine Führung im Gehäuse 8 ge­ währleistet, und hat eine Öffnung 36, in der eine Feder 37 angeordnet ist, die am Gehäuse 8 anliegt und das den Ab­ schnitt 34 des Stifts in Anlage mit der Rückseite 38 des Kolbens 6 hält. Die Rückseite 38 liegt der Seite 7 des Kolbens gegenüber, die in Berührung mit dem Druckmittel kommt, das das Ventil bei seiner Rückführung in die Schließstellung betätigt.

Der hintere und der vordere Abschnitt des Stifts 30 sind mit einem kegelstumpfförmigen Abschnitt 39 verbunden.

Der vordere Abschnitt 34 des Stifts hat eine vor der Fläche 39 gelegene Sollbruchstelle 40.

Während der Bewegungen des beweglichen Teils des Ventils in axialer Richtung begleitet der Stift 30 diesen beweg­ lichen Teil, mit dem er kinematisch verbunden ist und an dem er mit seinem vorderen Abschnitt 34 anliegt.

Die Anordnung 31 zur Verschiebungsermittlung ist völlig vergleichbar mit der Überwachungsvorrichtung 9 von Fig. 2 und hat eine Stange 45, die durch eine Feder 46 an dem kegelstumpfförmigen Abschnitt 39 des Stifts 30 in Anlage gehalten wird.

Die Stange 35 ist wie die Stange 15 senkrecht zur axialen Verschiebungsrichtung des Ventils verschiebbar im Gehäuse des Ventils gelagert.

Die Vorrichtung 31 zur Verschiebungssteuerung hat eben­ falls einen Verschiebungsgeber der Bauart Differential­ übertrager 48 zur Kontrolle der Verschiebungen der Stange 45, die die Verschiebungen des beweglichen Stifts 30, d. h. des beweglichen Teils des Ventils, begleiten.

Bei der Ausführungsform der in Fig. 3 und 4 dargestellten Vorrichtungen besteht das bewegliche Organ der Ermitt­ lungsvorrichtung, das die Verschiebungen des beweglichen Teils des Ventils begleitet, aus der Anordnung der beweg­ lichen Stange 35 und der Stange 45, die sich im Gehäuse des Ventils verschiebt und mit dessen beweglichem Teil kinematisch verbunden ist.

Die Verschiebungen und Stellungen des beweglichen Teils des Ventils können wie bei der Ausführungsform von Fig. 2 durch die Vorrichtung 48 kontrolliert werden.

Die Sollbruchstelle 40 ermöglicht eine Unterbrechung der kinematischen Verbindung zwischen dem beweglichen Teil des Ventils und dem beweglichen Ermittlungsorgan im Fall von dessen Blockierung.

Auf diese Weise kann das Ventil selbst im Fall eines Scha­ dens an der Ermittlungsvorrichtung funktionieren, der ein mechanisches Blockieren der Überwachungsvorrichtung be­ dingt.

Die Hauptvorteile der Erfindung bestehen somit darin, daß sie die Verwendung einer äußerst einfachen und sicheren Überwachungsvorrichtung ermöglicht mit unmittelbarer Ver­ bindung mit dem beweglichen Organ des Ventils, und zwar bei Vermeidung jeglicher Gefahr der Behinderung der Bewe­ gungen des Ventils durch das bewegliche Organ dieser Über­ wachungsvorrichtung.

Denkbar ist die Anwendung einer beliebigen Berührungsflä­ che zwischen dem Überwachungsorgan und dem beweglichen Teil des Ventils, vorausgesetzt, daß diese Fläche eine Übertragung der die Verschiebungen des beweglichen Teils des Ventils wiedergebenden Verschiebungen auf das Über­ wachungsorgan gestattet.

Es ist ein Verschiebungsgeber der Bauart Differentialüber­ trager beschrieben. Dieser Geber kann aber auch von ande­ rer Bauart sein, z. B. mit Potentiometer oder Dehnungsmeß­ streifen, mit veränderlicher Kapazität oder mit einer Rei­ he von mehrstufigen Kontakten. Dieser Geber kann ebenfalls aus einem mit Induktion arbeitenden Näherungsgeber oder aus einem optischen Geber bestehen.

Man kann auch die Sollbruchstelle an einem beliebigen Teil des beweglichen Organs des Ventils oder sogar mehrere Sollbruchstellen an verschiedenen Teilen dieses bewegli­ chen Organs anordnen. Man kann beispielsweise im Falle der in Fig. 4 dargestellten Vorrichtung eine Sollbruchstelle sowohl am vorderen Abschnitt 34 des beweglichen Stifts als auch an der Stange 45 zur Kontrolle der Verschiebungen vorsehen.

Schließlich findet die Vorrichtung nach der Erfindung An­ wendung bei allen Sicherheitsventilen, bei denen eine äußerst sichere Prüfung ihres guten Funktionierens von Nutzen ist.

Claims (4)

1. Funktionsüberwachungsvorrichtung für ein Ventil,

• - mit einem beweglichen Überwachungsorgan, das gegen ein bewegliches mit dem Verschlußglied des Ventils fest verbundenes Teil nachgiebig anliegt, und
• - mit einem Bewegungs- und/oder Stellungsgeber zur Kon­ trolle der Bewegungen und/oder Stellungen des Über­ wachungsorgans,

dadurch gekennzeichnet,

• - daß das Überwachungsorgan (15) wenigstens ein Teil mit einer Sollbruchstelle (20) aufweist, die durch Abbrechen dieses Teils im Fall einer Blockierung des Überwachungsorgans ein Ünterbrechen der Anlage des Überwachungsorgans am beweglichen Ventilteil ermög­ licht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

• - daß das bewegliche Teil (5, 6) des Ventils einen Ab­ schnitt (18) mit kegelstumpfförmiger, zur Hubrichtung koaxialer äußerer Fläche aufweist, und
• - daß das Überwachungsorgan (15) aus einer Stange be­ steht, die senkrecht zur Achse des kegelstumpfförmi­ gen Abschnitts (18) verläuft, an dessen Begrenzungs­ fläche eines der Enden der Stange unter der Wirkung einer Feder (19) in Anlage gehalten wird, und die mit der Sollbruchstelle (20) versehene Stange im Ventil­ gehäuse (8) in Abhängigkeit von den Verschiebebewe­ gungen des beweglichen Ventilteils (5, 6) frei ver­ schiebbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

• - daß das Überwachungsorgan besteht:
• - aus einem beweglichen Stift (30), der im Gehäuse (8) des Ventils in Hubrichtung des beweglichen Ven­ tilteils (5, 6) frei verschiebbar gelagert ist, wo­ bei der Stift einen eine Sollbruchstelle (40) auf­ weisenden verjüngten Abschnitt (34), dessen freies Ende durch eine zwischen Gehäuse (8) des Ventils und beweglichem Stift (30) eingeschaltete Feder (37) in Anlage mit dem beweglichen Teil (5, 6) ge­ halten wird, und einen Abschnitt mit kegelstumpf­ förmiger, zur Hubrichtung koaxialer äußerer Begren­ zungsfläche (39) aufweist, und
• - aus einer zur Achse des kegelstumpfförmigen Ab­ schnitts (39) senkrechten Stange (45), an dessen Begrenzungsfläche eines der Enden der Stange (45) unter der Wirkung einer am Ventilgehäuse (8) abge­ stützten Feder (46) in Anlage gehalten wird, wobei die Stange in Abhängigkeit von den Verschiebebewe­ gungen des beweglichen Stiftes (30) und damit des beweglichen Ventilteils (5, 6) im Gehäuse (8) frei verschiebbar ist, und die Verschiebung der Stange (45) durch den Bewegungs- oder Stellungsgeber kon­ trolliert wird.