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Automatische Steuereinrichtung für Druckgefäße Die Erfindung bezieht
sich auf eine automatische Steuereinrichtung für Druckgefäße mit gesteuerten Ventilen
in den Zu- und Ableitungen, bei der Druckänderungen im Druckgefäß auf einen Arbeitskolben
übertragen werden.
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Beispielsweise ist es an einem Dampfsterilisator bekannt, die Wärmezufuhr
beim Erreichen eines bestimmten Drucks mittels einer Dampfdruckschaltvorrichtung
zu unterbrechen, die einen mit einem Schalter in Eingriff kommenden Kolben hat.
Der Kolben ist in einem mit der Sterilisierröhre kommunizierenden Zylinder beweglich.
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Beim Betrieb von Autoklaven, besonders bei Verfahren, die es erforderlich
machen, wechselweise Druck oder Vakuum im gleichen Gerät im Verlauf eines Prozesses
anzuwenden, müssen Ventile gesteuert werden, welche das Gerät entweder auf Druck
oder auf Vakuum umschalten. Autoklaven können im Verlauf eines Prozesses evakuiert
und anschließend mit irgendwelchen Gasen unter Druck gesetzt werden. Bei einem Sterilisierprozeß
z. B. muß im Autoklav ein bestimmtes Vakuum erreicht sein, bevor Wasserdampf einströmt.
Eine besonders schnelle Zustandsänderung im Autoklav von Druck auf Vakuum tritt
besonders bei Ablauf exothermer Prozesse ein. In solchen Fällen muß das Steuerorgan
in der Lage sein, die Ventile für Vakuum oder Druck trägheitslos auf oder zu zu
steuern.
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Es ist bekannt, solche automatischen Ventilsteuerungen auf rein elektrischer
Grundlage derart durchzuführen, daß ein bestimmter Vakuum- oder Druckwert elektrisch
erfaßt wird, um dann unter Zwischenschaltung von Schaltelementen z. B. Motorventile
zu betätigen. Abgesehen davon, daß solche Ventile zu träge sind, sind sie für die
rauhen Betriebe, in denen Feuchtigkeit, Dampf, Temperaturen und nicht zuletzt Explosionsgefahr
besteht, störanfällig und teuer. Bei allen diesen erwähnten Prozessen handelt es
sich darum, einen sehr genauen Vakuum- oder Druckwert zu erfassen, um dann eine
schnelle Umschaltung von dem einen Zustand auf den anderen automatisch durchzuführen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen solchen automatischen
Steuervorgang auf mechanischer Grundlage durchzuführen. Dabei wird vorausgesetzt,
daß es bekannt ist, Ventile mit einem Betriebsmittel, z. B. Luft, zu betreiben.
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Erfindungsgemäß wirkt der Arbeitskolben, dessen Bewegung von einer
Gegenkraft gebremst wird, auf einen Schieber ein, der bei Einwirkung einer einstellbaren
Mindestkraft sprungartig von einer Endstellung in die andere schaltet und einen
Druckmittel-
strom steuert, der die Ventile betätigt. Hierdurch wird vermieden, daß
die Steuerbewegungen schleichend ausgeführt werden, und gleichzeitig kann das von
dem Arbeitskolben auf den Schieber wirkende Moment eingestellt werden. Bei Sterilisierprozessen
soll die Zeiteinstellung für Dampf und Vakuum im Autoklav einstellbar sein. Bei
der Erfindung ist vorteilhaft eine Regelung der Bewegung des Arbeitskolbens durch
eine zeitliche Verzögerung über einen Steuerbalg vorgesehen, welcher eine Flüssigkeit
durch eine einstellbare Drossel preßt.
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Die Erfindung wird in der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme
auf die Zeichnung an Hand eines Ausführungsbeispiels erläutert. In der Zeichnung
ist die Erfindung lediglich schematisch dargestellt.
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Der Autoklavl ist in üblicher Weise mit einer Dampfquelle2 für den
Dampf und einer Vakuumpumpe 3 für die Evakuierung, Trocknung und Absaugung des Dampfes
ausgerüstet. In der Dampfzuleitung zum Autoklav befindet sich ein Frischdampfventil
4 und zwischen Autoklav und Vakuumpumpe ein Vakuumventil 5. Die Ventile 4 und 5
werden durch Vakuum betrieben. Wird auf ein solches Ventil Vakuum gegeben, so zieht
sich der Federkörper des Ventils zusammen und öffnet das Ventil. Bei Belüftung schließt
es. Diese Schaltvorgänge werden entsprechend dem Prozeß durch einen Schieber gesteuert.
Der Schieberteil 6 ist hierfür besonders ausgebildet, indem er an die Vakuumpumpe
angeschlossen ist, welche durch die Leitung 7 ständig
Vakuum am
Schieber bereithält. Bei Bewegung des Schiebers 8 wird Vakuum auf das Frischdampfventil
4 oder auf das Vakuumventil 5 gegeben. Der Schieber 8 kann zu diesem Zweck entweder
von Hand oder auch mechanisch in Abhängigkeit von bestimmten Betriebszuständen geschaltet
werden. Der Schieber 8 ist so gelagert, daß er beim Überschalten von einer Stellung
in die andere einen sogenannten Kippunkt überschreitet. Zur Überwindung des Kipppunktes
ist ein bestimmtes Moment erforderlich.
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Dieses Moment kann entweder mechanisch oder auch elektromagnetisch
erzeugt werden. Wie in der Zeichnung dargestellt, wird dieses Moment beispielsweise
permanentmagnetisch erzeugt. Der Arbeitskolben 9 bzw. der Steuerbalg 9 a liegen
am Autoklav.
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Bei Druck im Autoklav wird sich der Steuerbare 9 a ausdehnen und vermittels
des Kolbens 9 dem Schieber 8 einen Schub erteilen. Übersteigt die Schubkraft das
vorher eingestellte Moment am Schieber 8, so bewegt sich dieser sprungartig in seine
Endstellung. In dieser Endstellung wird das Ventil 2 vom Vakuum getrennt und schließt,
während das Vakuumventil 5 an Vakuum gelegt wird und öffnet.
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Der gleiche Vorgang wiederholt sich in entgegengesetzter Richtung,
wenn sich der Steuerbalg9a zusammenzieht und der Schieber 8 in die entgegengesetzte
Richtung bewegt wird. Unmittelbar gekuppelt mit dem Steuerbalg 9 a ist der Steuerbalg
9 b.
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Dieser ist mit einem Flüssigkeitsbehälter 10 unter Zwischenschaltung
von Rückschlagventilen 11 und 13 und Drosseln 12 und 14 verbunden.
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Mit dem Ventil 15 kann der Steuerbalg9a vom Autoklav getrennt werden,
um dann den Schieber 8 von Hand betätigen zu können. Parallel zum Vakuumventil 5
ist eine Drossel 16 eingebaut, deren Aufgabe es ist, ständig eine bestimmte Dampfmenge
durchzulassen, auch wenn das Vakuumventil 5 während der Dampfströmung geschlossen
bleibt.
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Vorzugsweise besteht die Drossel aus einem porösen Sinterwerkstoff.
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Die Wirkungsweise der vorliegenden Erfindung ist wie folgt. Die Einrichtung
wird durch einen Druckknopf zum Betrieb der Vakuumpumpe eingeschaltet.
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Nachdem das Vakuum an der Pumpe einen Wert von etwa 80 0/o erreicht
hat und der Schieber 8 auf Vakuumstellung steht, erhält das Vakuumventil 5 einen
Antrieb und öffnet. Es wird die Luft aus dem Autoklav abgesaugt. Hierbei steht das
Ventil 15 auf automatischem Betrieb, der Steuerbalg 9 a wird zusammengezogen und
treibt den Schieber 8 in der Richtung an, um das Vakuum für das Vakuumventil 5 abzuschalten
und das Frischdampfventil 4 durch Vakuum zu öffnen. Der hierbei zu überwindende
Kippunkt wird durch ein Gegenmoment der-
art eingestellt, daß dieses Moment überwunden
werden kann, wenn die Kraft des Steuerbalges 9 a auf den Mitnehmer am Schieber 8
so groß ist, daß ein Umschalten möglich wird. Die Kraft am Steuerkolben 9 a entspricht
dann einem Vakuum von z. B.
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95 °/o. Nachdem der Schieber 8 in die Dampfstellung gebracht ist,
erhält das Frischdampfventil 4 Vakuum und öffnet, wobei Dampf in den Autoklav einströmt,
während das Vakuumventil 5 schließt. Die Drossel 16 läßt so viel Dampf durch wie
z.B. zu einem Sterilisierprozeß nötig ist. Der Vorteil einer solchen Drossel besteht
darin, daß das Vakuumventil 5 lediglich eine Auf-Zu-Bewegung ausübt.
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Hierbei wird vermieden, daß hohe Dampfgeschwindigkeiten in der sehr
eng eingestellten Ventilquerschnittsöffnung die Lebensdauer der Sitzflächen des
Ventils herabsetzen. Die Dampfzeit wird durch den Steuerbalg 9 b geregelt, indem
die Zusarnmendrükkung des Steuerbalges 9 b mit seiner Flüssigkeit von dem Drosselquerschnitt
der Drossel 12 abhängig gemacht wird. Das gleiche Spiel ergibt sich beim Zurückschalten
in die Evakuierungsstellung des Schiebers 8, in welcher die Drossel 14 wirksam wird.
Das Ende der Vakuumphase wird dadurch herbeigeführt, daß der Schieber 8 in seiner
Endstellung das Schaltschütz der Vakuumpumpe 3 betätigt und die Pumpe stillsetzt.
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PATENTANSPRCHE: 1. Automatische Steuereinrichtung für Druckgefäße
mit gesteuerten Ventilen in den Zu- und Ableitungen, bei der Druckänderungen im
Druckgefäß auf einen Arbeitskolben übertragen werden, gekennzeichnet durch einen
Arbeitskolben (9), dessen Bewegung von einer Gegenkraft gebremst wird und der auf
einen Schieber (8) einwirkt, der bei Einwirkung einer einstellbaren Mindestkraft
sprungartig von einer Endstellung in die andere schaltet und einen Druckmittelstrom
steuert, der die Ventile (4, 5) betätigt.