Die Erfindung betrifft eine Absperrvorrichtung mit Schnellschaltfunktion, insbesondere für die Brand- und Explosionsbekämpfung.

Bei der Brand- und Explosionsbekämpfung sind schnell öffnende und/oder schnell schließende Absperrorgane erforderlich, die die Zufuhr oder Abfuhr von Materialien aus dem zu schützenden Bereich in kürzester Zeit beenden. Solche Absperrorgane sind Schieber oder andere Ventile, die in Leitungen, welche ein Medium transportieren können, eingebaut sind. Der Brand- und Explosionsschutzmarkt sucht nach preisgünstigen Entkopplungseinrichtungen mit kurzen Öffnungs- bzw. Schließzeiten deutlich unter 200 msec. Derzeit gibt es schnelle Schiebersysteme mit Schließzeiten deutlich unter 50 msec, die im oberen Preisbereich liegen, schnelle Quetschventile, die im unteren Preisbereich liegen, jedoch bei Stäuben nur bedingt geeignet sind. Außerdem gibt es im unteren Preisbereich schnelle Klappen, die ebenfalls bei Stäuben nur eingeschränkt geeignet sind. Systeme mit Schließzeiten um 200–250 msec im unteren Preisbereich haben keine Sicherheitsreserven in der Schließzeit und können oft nur verhältnismäßig geringe Stellkräfte aufbringen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Absperrvorrichtung mit Schnellschaltfunktion zu schaffen, die mit geringen Systemkosten herstellbar ist und kurze Schließzeiten hat.

Die erfindungsgemäße Absperrvorrichtung ist im Anspruch 1 definiert. Sie weist ein pneumatisches oder hydraulisches Stellorgan auf sowie ein Steuerventil, das in einer ersten Position den Vorlaufanschluss des Stellorgans mit einer Druckquelle verbindet. Erfindungsgemäß ist das mit dem Rücklaufanschluss des Stellorgans verbundene Entlastungsventil von dem Steuerventil gesteuert. In einer zweiten Position des Steuerventils, in der der Vorlaufanschluss des Stellorgans drucklos ist, ist das Entlastungsventil mit der Druckquelle verbunden.

Bei der erfindungsgemäßen Absperrvorrichtung steuert das Steuerventil das Entlastungsventil, wobei die Druckquelle in Abhängigkeit von der Stellung des Steuerventils mit dem Vorlaufanschluss oder über das Entlüftungsventil mit dem Rücklaufanschluss des Stellorgans verbunden wird. In jedem Fall führt der Druckweg von der Druckquelle über das Steuerventil. Das erfindungsgemäße Ventil besitzt die geforderten Eigenschaften bezüglich kurzer Schließzeiten, eines großen Druckbereichs sowie Robustheit gegen Stäube und geringe Systemkosten.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung hat das Entlastungsventil bistabiles Schaltverhalten und es weist einen Steueranschluss auf, der mit einem Auslass des Steuerventils verbunden ist. Auf diese Weise erfolgt eine unmittelbare Steuerung des Entlastungsventils durch das Steuerventil.

Als Steuerventil ist ein 5/2-Wegeventil mit fünf Anschlüssen und 2 Schaltstellungen zweckmäßig. Die beiden Schaltstellungen definieren die erste und die zweite Position des Steuerventils.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bilden in der zweiten Position des Steuerventils das Entlastungsventil und das Stellorgan eine Reihenschaltung, die zwei Anschlüsse des Steuerventils miteinander verbindet. Diese Anschlüsse sind die Druckauslässe des Steuerventils, die wechselseitig mit der Druckquelle verbunden werden. Da bei einem 5/2-Wegeventil immer einer der beiden Druckauslässe mit Druck beaufschlagt ist, entfällt eine zusätzliche Verriegelung dieses Ventils. Durch das Entlastungsventil wird auch bei kleinen Strömungsquerschnitten des Steuerventils das Druckfluid bei geringem Arbeitsverlust aus dem Zylinder des Stellorgans ausgeschoben.

Um die Zuverlässigkeit des Systems zu erhöhen, kann die Druckquelle einen Druckbehälter und einen Druckwächter enthalten. Der Druckbehälter sichert die Versorgung bei Druckschwankungen, geringem Querschnitt der Versorgungsleitung oder Druckausfall. Ferner kann die Druckquelle ein Rückschlagventil enthalten, das die Entleerung des Druckbehälters zur Versorgungsleitung hin verhindert. Zusätzlich kann ein Manometer zur optischen Druckanzeige verwendet werden.

Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die einzige Figur der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

In der Zeichnung ist ein schematischer Schaltplan der Absperrvorrichtung dargestellt.

Die Absperrvorrichtung enthält ein Absperrorgan 10, das in eine Rohrleitung 11 eingesetzt ist und beispielsweise aus einem Flachschieber, einer Klappe, einem Segmentventil oder einem Kugelhahn besteht. Es sei angenommen, dass das Absperrorgan im Brand- oder Explosionsfall schnell geschlossen werden muss. Das Öffnen und Schließen des Absperrorgans 10 erfolgt durch ein hydraulisches oder pneumatisches Stellorgan 12, das hier aus einem Zylinder 13 und einem darin bewegbaren Kolben 14 mit Kolbenstange 15 besteht. Das Stellorgan 12 weist einen Vorlaufanschluss 16 und einen Rücklaufanschluss 17 auf, um den Kolben 14 entweder vor- oder zurückzubewegen.

Die Energieversorgung des Systems erfolgt durch eine Druckquelle 18. Bei dem vorliegenden Beispiel ist das System pneumatisch betrieben, so dass die Druckquelle 18 eine Druckluftquelle ist. An die Druckluftquelle 18 ist über eine Leitung 19 das Steuerventil 20 angeschlossen. Das Steuerventil 20 ist ein Magnetventil, das eine erste Position 1P und eine zweite Position 2P einnehmen kann. Die Ruheposition ist die zweite Position 2P, in der der Elektromagnet dieses Ventils aberregt ist. Die Arbeitsposition ist die erste Position, in der der Elektromagnet erregt ist. Das das Steuerventil 20 infolge der automatischen Rückkehr in die Ruheposition nur eine einzige elektrische Steuerleitung benötigt, kommt die gesamte Absperrvorrichtung miteiner einzigen Steuerleitung aus.

Das Steuerventil 20 ist ein Ventil mit zwei Schaltstellungen (Positionen) und fünf äußeren Anschlüssen. Von diesen Anschlüssen sind drei Anschlüsse Eingangsanschlüsse und zwei Anschlüsse Auslassanschlüsse. Von den Einlassanschlüssen ist jeweils einer ein Druckanschluss, der mit der Leitung 19 verbindbar ist, einer ein Rücklaufanschluss, der mit einem Auslass oder Schalldämpfer 21 verbunden ist und einer ein Sperranschluss, der ebenfalls mit einem Auslass bzw. Schalldämpfer 22 verbunden ist.

In der ersten Position 1P des Steuerventils 20 verbindet der Druckauslass DA1 die Leitung 19 mit dem Vorlaufanschluss 16 des Stellorgans 12. In der zweiten Position 2P verbindet das Steuerventil die Leitung 19 mit dem Einlass eines Entlastungsventils 25, das über eine Leitung 26 mit dem Rücklaufanschluss 17 des Stellorgans 12 verbunden ist. Das Steuerventil 20 verbindet ferner denjenigen der Anschlüsse 16, 17, der nicht mit Druck beaufschlagt ist, mit dem Rücklauf, d. h. mit einem der Auslässe 21, 22. Auf diese Weise wird eine Druckwippe gebildet, bei der das Stellorgan 12 stets auf einer Seite mit Druck beaufschlagt und auf der gegenüberliegenden Seite drucklos ist.

Das Entlastungsventil 25 ist ein bistabiles Ventil, das zwei entgegengesetzte Ventilsitze 27, 28 hat. Eine Kugel 29 verschließt abwechselnd einen der beiden Ventilsitze 27, 28. Der Ventilsitz 27 ist über eine Leitung 30 mit einem Anschluss des Steuerventils 20 verbunden. Der Ventilsitz 28 ist mit einem Auslass 31 verbunden, der einen Schalldämpfer aufweist. Die Leitung 30 bildet die Steuerleitung für das Entlastungsventil 25. Wenn an Leitung 30 Druck ansteht, wird die Kugel 29 gegen den Ventilsitz 28 gedrückt. Auf diese Weise gelangt der Druck in die Leitung 26 und somit zum Rücklaufanschluss 17. Wenn die Leitung 30 drucklos ist, wird die Kugel 29 durch den Druck einer Hilfsleitung 32, die mit Leitung 26 verbunden ist, gegen den Ventilsitz 27 gedrückt. Die Leitung 26 wird dann druckentlastet.

Wenn das Absperrorgan 10 ein Schnellschlussventil ist, das normalerweise geöffnet ist, ist die zweite Position 2P des Steuerventils 20 die Normalposition. In diesem Zustand ist über das Entlastungsventil 25 der Rücklaufanschluss 17 mit Druck beaufschlagt und der Vorlaufanschluss 16 ist über das Steuerventil 20 drucklos. Im Gefahrenfall muss das Absperrorgan 10 geschlossen werden. Zu diesem Zweck wird das Steuerventil in die erste Position 1P gesteuert. Dadurch wird der Vorlaufanschluss 16 mit Druck beaufschlagt und gleichzeitig wird über das Entlastungsventil 25 der Rücklaufanschluss 17 drucklos. Auf diese Weise erfolgt ein schnelles Schließen des Absperrorgans 10.

Aus der Zeichnung ergibt sich, dass in der zweiten Position 2P des Steuerventils 20 das Stellorgan 12 und das Entlastungsventil 25 eine pneumatische Reihenschaltung bilden, die zwei Anschlüsse des Steuerventils 20 miteinander verbindet. Auf diese Weise wird ein Druck-Kreislauf gebildet, der entweder im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn beaufschlagt wird. In der ersten Position 1P des Steuerventils 20 besteht die Reihenschaltung ebenfalls, jedoch ist sie dann an einem Ende durch den Auslass 31 offen und somit nicht mit dem Steuerventil verbunden.

Die Druckquelle 18 ist an eine Versorgungsleitung 35 angeschlossen. Die Versorgungsleitung 35 ist über ein Rückschlagventil 36 mit einem Druckbehälter 37 verbunden, der den Lieferauslass der Druckquelle 18 bildet. Die Versorgungsleitung 35 enthält einen Öler 38 und einen Filter und/oder Wasserabscheider 39. Die Versorgungsleitung ist ferner ein Manometer 40 zur Anzeige des an den Druckbehälter 37 gelieferten Druckes angeschlossen.

Der Druckbehälter 37 ist ferner mit einem Druckwächter 41 verbunden. Hierbei handelt es sich um einen Druckschalter zur Überwachung des Behälterdrucks und zur Erzeugung eines Alarms wenn der Behälterdruck nicht den Vorgaben entspricht.