EP0821166A2 - Sicherheitseinrichtung an einer Pumpe - Google Patents

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EP0821166A2
EP0821166A2 EP97111419A EP97111419A EP0821166A2 EP 0821166 A2 EP0821166 A2 EP 0821166A2 EP 97111419 A EP97111419 A EP 97111419A EP 97111419 A EP97111419 A EP 97111419A EP 0821166 A2 EP0821166 A2 EP 0821166A2
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EP
European Patent Office
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line
safety device
valve
pump
relief valve
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP97111419A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0821166A3 (de
Inventor
Jürgen Schmidt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Duerr Dental SE
Original Assignee
Duerr Dental SE
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Filing date
Publication date
Application filed by Duerr Dental SE filed Critical Duerr Dental SE
Publication of EP0821166A2 publication Critical patent/EP0821166A2/de
Publication of EP0821166A3 publication Critical patent/EP0821166A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/22—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00 by means of valves
    • F04B49/24—Bypassing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B2201/00—Pump parameters
    • F04B2201/08—Cylinder or housing parameters
    • F04B2201/0802—Vibration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B2205/00—Fluid parameters
    • F04B2205/05—Pressure after the pump outlet
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B2205/00—Fluid parameters
    • F04B2205/11—Outlet temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B2207/00—External parameters
    • F04B2207/70—Warnings

Definitions

  • the invention relates to a safety device a pump according to the preamble of claim 1.
  • Such safety devices are e.g. in shape known from pressure relief valves, in which case excessive pressure by a spring in the closing direction pressurized valve on the outlet side of the pump is opened and so the gas under pressure in the atmosphere can escape.
  • the pump is also shut down an abnormal operating condition, especially when Overheating is not always desirable if sufficient Cooling down due to the no-load operation of the pump can be reached.
  • the invention is based on the object of a safety device to develop on a pump so that in the case an abnormal operating state, neither shutdown the pump still venting gas into the atmosphere necessary is.
  • a Safety device on a pump in which the pressure relief line with an inlet line to the pump can be connected by opening a relief valve.
  • the Relief valve is by a on the pump or a Accident detector arranged in the outlet line is controlled. This will short-circuit the pump, you works without compression and transports Volume of gas repeatedly from its outlet to its inlet.
  • the safety device has a Pressure relief line on which on their first End with the outlet line or directly with the compression chamber the pump is connected.
  • the pressure relief line flows into the second end Inlet line of the pump and is normally through a relief valve closed. If necessary, can this relief valve by the accident detector, however be opened, creating a connection between input and Outlet side of the pump is created.
  • the development according to claim 2 has a pressure relief line, which through a section of the inlet conduit is formed and a relief valve, which includes the inlet valve of the pump.
  • the relief valve can be independent of the working cycle of the pump, in the case of a piston pump, regardless of position and direction of movement of the piston, by an actuator depending on the output signal of the accident detector held in the open position. If the relief valve is always open when needed, one the gas volume corresponding to the stroke volume of the pump Inlet pipe moves back and forth without any compression takes place or gas is emitted into the atmosphere.
  • the development of the invention according to claim 3 has an accident detector, which has at least one Sensor, e.g. a temperature sensor, a pressure probe or a vibration sensor, which sensor recorded at least one current operating parameter and forwards the signal to a comparator which compares detected signals with predefined limit values. As soon as it exceeds or falls below a limit value is determined, the output of a Signal causes which an opening of the relief valve in the pressure relief line.
  • Sensor e.g. a temperature sensor, a pressure probe or a vibration sensor
  • the accident detector is an expansion element, preferably one Thermal switch, which in the case of e.g. a temperature or a pressure increase an opening of the relief valve causes.
  • a Thermal switch which in the case of e.g. a temperature or a pressure increase an opening of the relief valve causes.
  • a Lead displacement e.g. about suitable mechanical Means of transfer opened the relief valve becomes.
  • valve types are listed in subclaim 6, which is particularly good as a relief valve safety device according to the invention are suitable.
  • Cone and ball valves are particularly robust and also can be used at high pressure differences.
  • Butterfly and diaphragm valves allow the relief valve to simple Way to integrate into cylinder heads of pumps, and allow a cheap production of a cylinder head with integrated relief valve.
  • the development according to claim 7 includes a Relief line connected buffer vessel, which preferably by a bellows construction and / or a rubber-like Material is stretchable, as well as an additional one Check valve, which if necessary the inlet line can close to the environment. This will, in particular in connection with large stroke volumes per work cycle create a volume with short cable lengths, which is called the "intermediate storage" of the gas between Ejection and intake stroke is used, with the check valve it is ensured that no gas in the ambient atmosphere reached.
  • Subclaim 8 specifies a heat exchanger to be arranged on the pump or in the discharge line. This is particularly advantageous if a quick Cooling of the pump should take place if necessary.
  • a safety device 2 is shown in FIG. 1, which is arranged on a pump 10 and among others an accident detector 4 comprises.
  • the pump 10 has an outlet line 22 which e.g. to can lead a pressure vessel 98, and an inlet line 12 on.
  • a sensor 24 for detecting the Operating state preferably a temperature sensor coupled to the outlet line 22 near the pump 10.
  • a comparator 28 is connected to the sensor 24, the value transmitted by the sensor 24 with one of compares a value delivered to a comparator 26.
  • Form sensor 24, comparator 26 and comparator 28 the accident detector, which is referred to as a whole 4 is provided.
  • the relief valve 16 is an electromagnetic actuator 18 actuated, which is controlled by the comparator 28.
  • the inlet line 12 is with a buffer tank 68 connected. Between the branch to the buffer tank 68 and the beginning of the inlet line 12 is in the inlet line 12, a spring-loaded check valve 62 is arranged.
  • the sensor 24 shown in FIG. 1 can also be a Pressure sensor or a vibration sensor. Furthermore, the Actuator 18 also a pneumatic or a mechanical Be the control unit.
  • the safety device 2 works as follows:
  • the comparator 28 continuously compares that from the sensor 24 measured values with those given to him by the comparator 26 can be delivered. Exceeds that of sensor 24 detected temperature a stored in the comparator 26 Value, the comparator 28 specifies a control signal the actuator 18, which causes the relief valve 16 opens. This creates a connection from the outlet line 22 via the pressure relief line 20 and the connecting line 14 to the inlet line 12 created so that the inlet and outlet line of the pump 10 are short-circuited.
  • the heat exchanger 64 in the Relief line 20 cools the circulating gas, so that the pump 10 can cool as quickly as possible.
  • the Check valve 62 in the inlet line 12 prevents that circulating gas escape from the inlet line 12 can.
  • the buffer container 68 is bellows-shaped and enables a compression-free circulation of the gas.
  • FIG 2 is a second embodiment Safety device 102 on a part only shown Pump shown, with the technical functional elements of accident detector and actuator in contrast to Figure 1 are shown in detail.
  • a cylinder head 110 of a pump there is an exhaust pipe 122, one of which is present Case branches sack-shaped pressure relief line 120.
  • Case branches sack-shaped pressure relief line 120.
  • Inlet line 112 incorporated, of which a connecting line 114 branches.
  • the pressure relief line 120 and the connecting line 114 both open into one cylindrical space 130, which is also in the cylinder head 110 of the pump is incorporated, the pressure relief line 120 in the direction of the cylindrical space 130 has a conical valve seat 138.
  • a cylindrical one Introduced guide body 132 which on his the side facing the pressure relief line 120 Tappet 134 carries, on which the guide body 132 facing away At the end a conical closure part 136 is arranged is.
  • the guide body 132 is supported by a compression spring 140 biased to the left in the drawing in the closed position, which is against the back of the conical Valve seat 138 of the pressure relief line 120 supports.
  • the conical closure part 136 is against the conical valve seat 138 of the pressure relief line 120 pressed.
  • the guide body 132 with the plunger 134, the closure part 136, the conical valve seat 138 and the compression spring 140 form an overall relief valve 116.
  • a thermal expansion element 142 is present, which against the cylindrical space 130 to the outside supports pressure-tight sealing plug 156.
  • the Dehnelement 142 corresponds in function to that Accident detector 4 of the first embodiment.
  • the safety device 102 works as follows:
  • thermal expansion element 142 e.g. a thermal wax element
  • the device 102 can be adjusted that the expansion element 142 when a certain one is exceeded Temperature in system on the one hand at the plugs 156 and on the other hand comes to the guide body 132.
  • the expansion element 142 continues to expand and moves the guide body 132 against the force of Spring 140 so that the conical closure part 136th from the tapered valve seat 138 of the pressure relief line 120 removed. This will make the pressure relief line 120 over the cylindrical space 130 and the Connection line 114 connected to inlet line 112.
  • FIG 3 is a third embodiment Security device 102 shown, which in one cylinder head consisting of two segments 210, 211 one Reciprocating pump is incorporated.
  • the reciprocating pump comprises a cylinder 250 in which there is a reciprocating piston 244, which via a connecting rod 246 a drive (not shown) is driven on and moved off. Between the top of the piston 244 and the first segment 210 and the second segment 211, respectively there is a working space 248 of the cylinder head.
  • the cylinder head of this embodiment is due to assembly executed in two parts.
  • segment 211 of the cylinder head there is an outlet line 222 which via a valve tongue 252 is connected to the working space 248 can be.
  • the valve tongue 252 also has a valve seat 254.
  • the operation of reciprocating pumps in connection with valve tongues is known as provided and is therefore not explained here.
  • segment 210 of the cylinder head is also a valve tongue 236 with a valve seat 238, which connect an inlet line 212 to the work space 248 can.
  • expansion element 242 there, one end of which is fixed to the wall 258 of the inlet pipe 212 is attached and the other end in the direction of Valve tongue 236 shows.
  • the expansion element 242 begins to expand. Analogously to the exemplary embodiment in FIG. 2, this can be done Expansion element 242 so dimensioned or the expansion material be selected so that up to a certain temperature the expansion element 242 not the valve tongue 236 touched. If this temperature is exceeded, this affects Expansion element 242 the valve tongue 236 and pushes it from Valve seat 238 away. As a result, the valve tongue 236 compulsory and independent of the working cycle of the pump constantly open and thus acts as a relief valve 216. When the valve tongue 236 is open, the Inlet line 212 as a pressure relief line 220.

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Abstract

Eine Sicherheitseinrichtung an einer Pumpe weist eine Druckentlastungsleitung (20) auf, welche durch das Öffnen eines Entlastungsventils (16) die Auslaßleitung (22) mit der Einlaßleitung (12) verbinden kann. Hierdurch wird die Pumpe kurzgeschlossen und kann, z.B. bei übermäßiger Erhitzung, verdichtungsfrei zur Abkühlung weiterbetrieben werden. Außerdem kann so ein Entweichen von Gas in die Umgebungsatmosphäre verhindert werden. Das Öffnen des Entlastungsventils (16) wird vorzugsweise durch einen Störfalldetektor (4) veranlaßt, welcher das Überschreiten eines betriebsrelevanten Wertes, wie. z.B. Temperatur, Druck oder Vibrationsniveau erfaßt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitseinrichtung an einer Pumpe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Derartige Sicherheitseinrichtungen sind z.B. in Form von Überdruckventilen bekannt, bei welchen im Falle übermäßigen Drucks ein durch eine Feder in Schließrichtung beaufschlagtes Ventil auf der Auslaßseite der Pumpe geöffnet wird und so das unter Überdruck stehende Gas in die Atmosphäre entweichen kann.
Bei dieser bekannten Sicherheitsvorrichtung wird im Falle eines abnormalen Betriebszustandes ein unter erhöhtem Druck stehendes Gas in die Atmosphäre abgegeben. Bei zahlreichen Anwendungsformen, wie z.B. bei der Zurückförderung von Treibstoffdämpfen an Tankstellen, ist ein Entweichen des unter erhöhtem Druck stehenden Gases in die Atmosphäre z.B. aus Umweltschutz- oder aus Sicherheitsgründen unerwünscht.
Andererseits ist auch ein Abschalten der Pumpe im Falle eines abnormalen Betriebszustands, insbesondere bei Überhitzung nicht immer erwünscht, wenn eine ausreichende Abkühlung durch den lastfreien Weiterbetrieb der Pumpe erreicht werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Sicherheitsvorrichtung an einer Pumpe so weiterzubilden, daß im Falle eines abnormalen Betriebszustandes weder ein Abschalten der Pumpe noch ein Ablassen von Gas in die Atmosphäre notwendig ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Sicherheitsvorrichtung an einer Pumpe, bei der die Druckentlastungsleitung mit einer Einlaßleitung der Pumpe durch Öffnen eines Entlastungsventils verbindbar ist. Das Entlastungsventil wird durch einen an der Pumpe oder einen in der Auslaßleitung angeordneten Störfalldetektor gesteuert. Hierdurch wird die Pumpe kurzgeschlossen, sie arbeitet also ohne Verdichtung und transportiert ein Gasvolumen immer wieder von seinem Auslaß zu seinem Einlaß.
Hierdurch wird insbesondere die Betriebssicherheit von Pumpen bei der Förderung und Verdichtung sicherheits- oder umweltrelevanter Gase verbessert, denn durch den kontinuierlichen Transport des Gases in einem Kreislauf gelangt kein Gas unerwünschterweise in die Atmosphäre. Darüberhinaus wird z.B. die Lebensdauer einer Pumpe erhöht, indem ein lastfreier Betrieb zu Abkühlungszwecken möglich ist, ohne hierbei sicherheits- oder umweitrelevante Gase in die Atmosphäre abzulassen.
Die erfindungsgemäße Sicherheitseinrichtung weist eine Druckentlastungsleitung auf, welche an ihrem ersten Ende mit der Auslaßleitung oder direkt mit dem Verdichtungsraum der Pumpe in Verbindung steht. Die Druckentlastungsleitung mündet an ihrem zweiten Ende in die Einlaßleitung der Pumpe und ist im Normalfall durch ein Entlastungsventil verschlossen. Im Bedarfsfalle kann dieses Entlastungsventil durch den Störfalldetektor jedoch geöffnet werden, wodurch eine Verbindung zwischen Ein- und Auslaßseite der Pumpe geschaffen wird.
Damit wird rasch ein lastreduziertes oder ein lastfreies Arbeiten der Pumpe erreicht, ohne jedoch die Auslaßleitung mit der Atmosphäre zu verbinden.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.
Die Weiterbildung nach Anspruch 2 weist eine Druckentlastungsleitung, welche durch einen Abschnitt der Einlaßleitung gebildet ist und ein Entlastungsventil, welches das Einlaßventil der Pumpe umfaßt, auf. Das Entlastungsventil kann dabei unabhängig vom Arbeitstakt der Pumpe, im Falle einer Kolbenpumpe also unabhängig von Position und Bewegungsrichtung des Kolbens, durch einen Stellmotor in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Störfalldetektors in Offenstellung gehalten werden. Wenn das Entlastungsventil im Bedarfsfalle ständig geöffnet ist, wird eine dem Hubvolumen der Pumpe entsprechende Gasmenge in der Einlaßleitung hin- und herbewegt, ohne daß eine Verdichtung stattfindet oder Gas in die Atmosphäre ausgestoßen wird. Diese Weiterbildung schafft eine besonders einfache erfindungsgemäße Sicherheitseinrichtung, welche insbesondere bei Pumpen nach dem Hubkolben-Prinzip anwendbar ist und welche sich durch äußerst geringen Platzbedarf auszeichnet.
Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 3 weist einen Störfalldetektor auf, welcher mindestens einen Sensor, wie z.B. einen Temperaturfühler, eine Drucksonde oder einen Schwingungssensor, umfaßt, wobei dieser Sensor mindestens einen aktuellen Betriebsparameter erfaßt und das Signal an einen Komparator weiterleitet, der die erfaßten Signale mit vorab definierten Grenzwerten vergleicht. Sobald ein Überschreiten oder ein Unterschreiten eines Grenzwerts festgestellt wird, wird die Ausgabe eines Signals veranlaßt, welches ein Öffnen des Entlastungsventils in der Druckentlastungsleitung bewirkt. Diese Weiterbildung getattet ein besonders präzises Schalten der Sicherheitseinrichtung und eine einfache sowie variable Einstellung der Grenzwerte.
Bei der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 4 weist der Störfalldetektor ein Dehnelement, vorzugsweise einen Thermoschalter, auf, welcher im Falle z.B. einer Temperatur- oder einer Druckerhöhung ein Öffnen des Entlastungsventils bewirkt. So kann z.B. eine überhöhte Temperatur zu einer thermischen Ausdehnung des Dehnelements und somit zu einer Verschiebung führen, wodurch z.B. über geeignete mechanische Übetragungsmittel das Entlastungsventil geöffnet wird. Diese Weiterbildung gestattet einen einfachen und auch unter schwierigen Umgebungsbedigungen zuverlässigen und wartungsfreundlichen Aufbau der Sicherheitsvorrichtung.
Die Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 5 ist durch die Verwendung eines Magnetventils oder eines fluidgesteuerten Ventils für das Entlastungsventil gekennzeichnet. Hierdurch wird ein schnelles und zuverlässiges Schalten vor allem in Verbindung mit einer elektronischen Erfassungseinheit gewährleistet.
Im Unteranspruch 6 sind verschiedene Ventiltypen aufgelistet, welche besonders gut als Entlastungsventil einer erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung geeignet sind. Kegel- und Kugelventile sind besonders robust und auch bei hohen Druckdifferenzen einsetzbar. Klappen- und Membranventile ermöglichen es, das Entlastungsventil auf einfache Weise in Zylinderköpfe von Pumpen zu integrieren, und gestatten so eine günstige Herstellung eines Zylinderkopfes mit integriertem Entlastungsventil.
Die Weiterbildung nach Anspruch 7 umfaßt ein mit der Entlastungsleitung verbundenes Puffergefäß, welches vorzugsweise durch eine Balgkonstruktion und/oder ein gummiartiges Material dehnbar ist, sowie ein zusätzliches Rückschlagventil, welches im Bedarfsfalle die Einlaßleitung zur Umgebung hin verschließen kann. Hierdurch wird, insbesondere bei großen Hubvolumina pro Arbeitstakt in Verbindung mit kurzen Leitungslängen ein Volumen geschaffen, welches als "Zwischenlager" des Gases zwischen Ausstoß- und Ansaugtakt dient, wobei durch das Rückschlagventil gewährleistet wird, daß kein Gas in die Umgebungsatmosphäre gelangt.
Im Unteranspruch 8 ist angegeben, einen Wärmetauscher an der Pumpe oder in der Entlastungsleitung anzuordnen. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn eine rasche Abkühlung der Pumpe im Bedarfsfall erfolgen soll.
Nachstehend wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
Figur 1:
eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Sicherheitsheitseinrichtung mit den Schaltzeichen der Fluidtechnik;
Figur 2:
einen Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel einer Sicherheitseinrichtung mit einem durch ein Dehnelement bewegten Kegelventil;
Figur 3:
einen vertikalen Schnitt durch einen Zylinderkopf einer Hubkolbenpumpe mit einem dritten Ausführungsbeispiel einer Sicherheitsvorrichtung.
In Figur 1 ist eine Sicherheitseinrichtung 2 dargestellt, welche an einer Pumpe 10 angeordnet ist und unter anderem einen Störfalldetektor 4 umfaßt.
Die Pumpe 10 weist eine Auslaßleitung 22, welche z.B. zu einem Druckbehälter 98 führen kann, sowie eine Einlaßleitung 12 auf. Ein Sensor 24 für die Erfassung des Betriebszustandes, vorzugsweise ein Temperatursensor, ist an die Auslaßleitung 22 in der Nähe der Pumpe 10 angekoppelt. Mit dem Sensor 24 ist ein Komparator 28 verbunden, der den vom Sensor 24 übertragenen Wert mit einem von einem Vergleichswertgeber 26 abgegebenen Wert vergleicht. Sensor 24, Vergleichswertgeber 26 und Komparator 28 bilden den Störfalldetektor, welcher insgesamt mit dem Bezugszeichen 4 versehen ist. Von der Auslaßleitung 22 zweigt eine Druckentlastungsleitung 20 ab, welche über einen Wärmetauscher 64 zu einem 2/2-Wegeventil mit Rückholfeder führt, welches als Entlastungsventil 16 dient und über eine Verbindungsleitung 14 die Auslaßleitung 22 mit der Einlaßleitung 12 verbinden kann. Das Entlastungsventil 16 wird von einer elektromagnetischen Stelleinheit 18 betätigt, welche vom Komparator 28 angesteuert wird. Die Einlaßleitung 12 ist mit einem Puffer-Behälter 68 verbunden. Zwischen dem Abzweig zum Puffer-Behälter 68 und dem Beginn der Einlaßleitung 12 ist in der Einlaßleitung 12 ein federbelastetes Rückschlagventil 62 angeordnet.
Der in Figur 1 dargestellte Sensor 24 kann auch ein Drucksensor oder ein Schwingungssensor sein. Ferner kann die Stelleinheit 18 auch eine pneumatische oder eine mechanische Stelleinheit sein.
Die Sicherheitseinrichtung 2 funktioniert folgendermaßen:
Im Falle z.B. einer Blockierung der Auslaßleitung 22 zum Druckbehälter 98 hin steigt die Temperatur auf Grund der starken Verdichtung des Gasvolumens in der Auslaßleitung 22 an. Diese Temperaturerhöhung wird vom Sensor 24 erfaßt. Der Komparator 28 vergleicht laufend die vom Sensor 24 gemessenen Werte mit denen, die ihm vom Vergleichswertgeber 26 geliefert werden. Übersteigt die vom Sensor 24 erfaßte Temperatur einen im Vergleichswertgeber 26 gespeicherten Wert, gibt der Komparator 28 ein Steuersignal an die Stelleinheit 18 aus, welche bewirkt, daß das Entlastungsventil 16 öffnet. Hierdurch wird eine Verbindung von der Auslaßleitung 22 über die Druckentlastungsleitung 20 und die Verbindungsleitung 14 zur Einlaßleitung 12 geschaffen, so daß die Ein- und Auslaßleitung der Pumpe 10 kurzgeschlossen sind. Der Wärmetauscher 64 in der Entlastungsleitung 20 kühlt das zirkulierende Gas ab, so daß die Pumpe 10 schnellstmöglich abkühlen kann. Das Rückschlagventil 62 in der Einlaßleitung 12 verhindert, daß zirkulierendes Gas aus der Einlaßleitung 12 entweichen kann. Der Puffer-Behälter 68 ist balgartig ausgeführt und ermöglicht so eine verdichtungsfreie Zirkulation des Gases.
In Figur 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer Sicherheitseinrichtung 102 an einer nur zum Teil abgebildeten Pumpe dargestellt, wobei die technischen Funktionselemente von Störfalldetektor und Stelleinheit im Gegensatz zu Figur 1 im Detail dargestellt sind.
In einem Zylinderkopf 110 einer Pumpe ist eine Auslaßleitung 122 vorhanden, von welcher eine im vorliegenden Fall sackförmige Druckentlastungsleitung 120 abzweigt. In den Zylinderkopf 110 der Pumpe ist weiterhin eine Einlaßleitung 112 eingearbeitet, von welcher eine Verbindungsleitung 114 abzweigt. Die Druckentlastungsleitung 120 und die Verbindungsleitung 114 münden beide in einen zylindrischen Raum 130, welcher ebenfalls in den Zylinderkopf 110 der Pumpe eingearbeitet ist, wobei die Druckentlastungsleitung 120 in Richtung des zylindrischen Raumes 130 einen kegelförmigen Ventilsitz 138 aufweist.
In den zylindrischen Raum 130 ist ein ebenfalls zylindrischer Führungskörper 132 eingebracht, welcher auf seiner der Druckentlastungsleitung 120 zugewandten Seite einen Stößel 134 trägt, an dessen dem Führungskörper 132 abgewandten Ende ein kegelförmiges Verschlußteil 136 angeordnet ist. Der Führungskörper 132 wird von einer Druckfeder 140 in der Zeichnung nach links in die Schließstellung vorgespannt, welche sich gegen die Rückseite des kegelförmigen Ventilsitzes 138 der Druckentlastungsleitung 120 stützt. Hierdurch wird das kegelförmige Verschlußteil 136 gegen den kegelförmigen Ventilsitz 138 der Druckentlastungsleitung 120 gepreßt. Der Führungskörper 132 mit dem Stößel 134, das Verschlußteil 136, der kegelförmige Ventilsitz 138 und die Druckfeder 140 bilden insgesamt ein Entlastungsventil 116.
Schließlich ist in dem zylindrischen Raum 130, auf der dem Stößel 134 entgegengesetzten Seite des Führungskörperes 132, ein thermisches Dehnelement 142 vorhanden, welches sich gegen einen den zylindrischen Raum 130 nach außen druckdicht verschließenden Stopfen 156 abstützt. Das Dehnelement 142 entspricht von der Funktion her dem Störfalldetektor 4 des ersten Ausführungsbeispiels.
Die Sicherheitseinrichtung 102 funktioniert folgendermaßen:
Wenn sich der Zylinderkopf 110 der Pumpe z.B. aufgrund einer durch eine Blockierung der Auslaßleitung 122 hervorgerufenen Überkompression erwärmt, beginnt sich das thermische Dehnelement 142, z.B. ein Thermo-Wachselement, auszudehnen. Durch eine geeignete Dimensionierung des Dehnelements 142 und/oder eine geeignete Auswahl des Dehnstoffes kann die Einrichtung 102 so eingestellt werden, daß das Dehnelement 142 bei Überschreiten einer bestimmten Temperatur in Anlage einerseits an den Stopfen 156 und andererseits an den Führungskörper 132 kommt. Bei einer weiteren Erwärmung dehnt sich das Dehnelement 142 weiter aus und bewegt der Führungskörper 132 gegen die Kraft der Feder 140 so, daß sich das kegelförmige Verschlußteil 136 von dem kegelförmigen Ventilsitz 138 der Druckentlastungsleitung 120 entfernt. Hierdurch wird die Druckentlastungsleitung 120 über den zylindrischen Raum 130 und die Verbindungsleitung 114 mit der Einlaßleitung 112 verbunden.
In Figur 3 ist ein drittes Ausführungsbeispiel einer Sicherheitseinrichtung 102 dargestellt, welche in einen aus zwei Segmenten 210, 211 bestehenden Zylinderkopf einer Hubkolbenpumpe eingearbeitet ist.
Die Hubkolbenpumpe umfaßt einen Zylinder 250, in welchem sich ein Hubkolben 244, welcher über ein Pleuel 246 von einem Antrieb (nicht dargestellt) angetrieben wird, auf und ab bewegt. Zwischen der Oberseite des Hubkolbens 244 und dem ersten Segment 210 bzw. dem zweiten Segment 211 des Zylinderkopfs befindet sich ein Arbeitsraum 248.
Der Zylinderkopf dieses Ausführungsbeispiels ist montagebedingt zweiteilig ausgeführt. Im Segment 211 des Zylinderkopfs ist eine Auslaßleitung 222 vorhanden, welche über eine Ventilzunge 252 mit dem Arbeitsraum 248 verbunden werden kann. Die Ventilzunge 252 verfügt außerdem über einen Ventilsitz 254. Die Funktionsweise von Hubkolbenpumpen in Verbindung mit Ventilzungen wird als bekannt vorausgesetzt und ist daher hier nicht erläutert. Im Segment 210 des Zylinderkopfs ist ebenfalls eine Ventilzunge 236 mit einem Ventilsitz 238 vorhanden, welche eine Einlaßleitung 212 mit dem Arbeitsraum 248 verbinden kann. Außerdem ist dort ein Dehnelement 242 vorhanden, dessen eines Ende fest an der Wand 258 der Einlaßleitung 212 befestigt ist und dessen anderes Ende in Richtung der Ventilzunge 236 zeigt.
Die Funktionsweise dieser Sicherheitseinrichtung ist folgendermaßen:
Wenn sich der Zylinderkopf 210, 211 der Hubkolbenpumpe erwärmt, beginnt sich das Dehnelement 242 auszudehnen. Analog zu dem Ausführungsbeispiel von Figur 2 kann das Dehnelement 242 so dimensioniert bzw. der Dehnstoff so ausgewählt werden, daß bis zu einer bestimmten Temperatur das Dehnelement 242 die Ventilzunge 236 nicht berührt. Wird diese Temperatur überschritten, berührt das Dehnelement 242 die Ventilzunge 236 und drückt diese vom Ventilsitz 238 weg. Hierdurch wird die Ventilzunge 236 zwangsweise und unabhängig vom Arbeitstakt der Pumpe ständig geöffnet und wirkt somit als ein Entlastungsventil 216. Wenn die Ventilzunge 236 geöffnet ist, wirkt die Einlaßleitung 212 als eine Druckentlastungsleitung 220.

Claims (8)

  1. Sicherheitseinrichtung an einer Pumpe, die aus einer Einlaßleitung ansaugt und in eine Auslaßleitung fördert, welche Sicherheitseinrichtung mindestens eine durch ein Entlastungsventil öffenbare und schließbare auslaßseitige Druckentlastungsleitung aufweist,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    a) ein Störfalldetektor (4; 104; 204) an der Pumpe oder an der Auslaßleitung (22; 122; 222) angeordnet ist,
    b) die Druckentlastungsleitung (20; 120; 220) mit der Einlaßleitung (12; 112; 212) der Pumpe über das als Servoventil ausgebildete Entlastungsventil (16; 116; 216) zumindest zeitweise verbunden ist,
    c) das Entlastungsventil (16; 116; 216) durch den Störfalldetektor (4; 104; 204) gesteuert wird.
  2. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckentlastungsleitung (220) durch einen Abschnitt der Einlaßleitung (212) gebildet ist, daß das Entlastungsventil (216) das Einlaßventil (236) der Pumpe umfaßt und daß das Entlastungsventil (216) durch einen Stellmotor (242) in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Störfalldetektors (204) in ständiger Offenstellung gehalten wird.
  3. Sicherheitseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Störfalldetektor (4) einen Sensor (24) und einen dessen Ausgangssignal erhaltenden Komparator (28) aufweist, wobei der Sensor (24) mindestens einen Betriebsparameter wie z.B. Druck, Temperatur und/oder Vibrationen aufnimmt und die Ausgangssignale im Komparator (28) mit vorab definierten Grenzwerten verglichen werden, so daß bei Über- oder Unterschreitung mindestens eines Grenzwertes das Entlastungsventil (16) geöffnet wird.
  4. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Störfalldetektor (104; 204) ein Dehnelement, vorzugsweise einen Thermowachsschalter (142; 242) umfaßt, welcher im Falle einer übermäßigen Temperaturerhöhung ein Öffnen des Entlastungsventils (116; 216) bewirkt.
  5. Sicherheitseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Entlastungsventil (16; 116; 216) ein Magnetventil oder ein fluidgesteuertes Ventil ist.
  6. Sicherheitseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Entlastungsventil (16; 116; 216) ein Kegel-, ein Kugel-, ein Klappen- oder ein Membranventil ist.
  7. Sicherheitseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßleitung (12; 112; 212) mit einem dehnbaren, gasdichten Puffer-Behälter (60) verbunden ist und daß die Einlaßleitung (12; 112; 212) nach außen mit einem Rückschlagventil (62) verschließbar ist.
  8. Sicherheitseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Pumpe oder/und in der Entlastungsleitung (20; 120; 220) ein Wärmetauscher (64) zur Kühlung des umgeleiteten Gases angeordnet ist.
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