DE3118310A1

DE3118310A1 - Pressure-decrease valve and its use on a gas piston compressor

Info

Publication number: DE3118310A1
Application number: DE19813118310
Authority: DE
Inventors: Hans 9100 Herisau Wanner
Original assignee: Fritz Haug AG
Current assignee: Fritz Haug AG
Priority date: 1980-06-17
Filing date: 1981-05-08
Publication date: 1982-02-04
Also published as: CH649143A5

Abstract

A pressure-decrease valve has, as actuating member, a diaphragm (8) which is connected to an approximately cylindrical valve tappet (10). In the event of subatmospheric pressure in a line (24) on the subatmospheric-pressure side (11), the end side (20) of the valve tappet is pressed against the valve seat (9). The connection between subatmospheric-pressure side (11) and diaphragm (8) is produced via a bore (17) starting from the end side. A particularly advantageous use of the pressure-decrease valve is obtained with gas piston compressors which exhibit a fluid circuit for sealing off and cooling the sealing portion on the drive shaft. The pressure-decrease valve prevents fluid from being able to pass into the compressor housing via a pressure-compensation line in the event of a subatmospheric pressure arising in said compressor housing. <IMAGE>

Description

Druckabfallventil und dessen Verwendung an einemPressure drop valve and its use on one

Gaskolbenverdichter Die Erfindung betrifft ein Druckabfallventil zum Sperren einer Leitung beim Auftreten eines unter dem Atmosphärendruck liegenden Leitungsdruckes.Gas piston compressor The invention relates to a pressure drop valve for Blocking a line when a sub-atmospheric pressure occurs Line pressure.

Ventile und Ventil steuerungen, welche auf einen Unterdruck bzw.Valves and valve controls that respond to negative pressure or

auf eine bestimmte Druckdifferenz reagieren, sind in der Technik seit langem bekannt und gebräuchlich. Mit Hilfe geeigneter Stellorgane, wie z.B. hydraulische, pneumatische oder elektromotorische Antriebe, lassen sich Ventile nach den unterschiedlichsten Kriterien steuern. In vielen Anwendungsfällen erfüllt ein Ventil jedoch lediglich eine Sicherheitsfunktion, so dass das Ventil bei Normalbetrieb entweder geöffnet oder geschlossen ist. Aufwendige Mess- und Steuereinrichtungen bedeuten in diesen Fällen lediglich eine Verteuerung der gesamten Anlage und zudem eine vergrösserte Störanfälligkeit. Besondere Probleme ergeben sich, wenn ein Ventil zum Absperren einer Leitung dienen soll, in der sowohl Gas als auch Flüssigkebt strömen kann.reacting to a certain pressure difference have been in the art since known and used for a long time. With the help of suitable actuators, such as hydraulic, pneumatic or electric motor drives, valves can be arranged in a wide variety of ways Control criteria. In many applications, however, a valve only fulfills a safety function so that the valve is either open during normal operation or is closed. Complex measuring and control devices mean in this Only an increase in the price of the entire system and an enlarged one Susceptibility to failure. Particular problems arise when a valve is used to shut off to serve a line in which both gas and liquid can flow.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Druckabfallventil der eingangs genannten Art zu schaffen, welches bei einfacher Bauweise eine optimale Betriebssicherheit gewährleistet und welches insbesondere als Ruckschlag-Ventil eingesetzt werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemass dadurch gelost, dass das Druckabfall ventil eine Membrane aufweist, welche auf einer Seite dem Atmosphärendruck und auf der anderen Seite dem Leitungsdruck ausgesetzt ist, und dass die Membrane mit einem Ventilstössel verbunden ist, dessen Stirnseite zum Absperren der Leitung dichtend an einen Ventil sitz pressbar ist. Dadurch sind ersichtlicherweise keine zusätzlichen Einrichtungen zum Messen der Druckdifferenz zwischen Atmosphare und Leitung erforderlich. Die Membrane wird bei einer entsprechenden Druckdifferenz verformt, so dass mit dieser Bewegung eine Ventilbetätigung möglich ist.It is therefore the object of the invention to provide a pressure drop valve of the initially mentioned to create mentioned type, which with a simple construction an optimal operational safety guaranteed and which can be used in particular as a non-return valve. This object is achieved according to the invention in that the pressure drop valve has a membrane, which on one side the atmospheric pressure and on the the other side is exposed to line pressure and that the diaphragm is connected to a Valve tappet is connected, the end face of which is sealing to shut off the line can be pressed against a valve seat. As a result, there are obviously no additional ones Equipment required to measure the pressure difference between the atmosphere and the pipe. The membrane is deformed at a corresponding pressure difference, so that with valve actuation is possible with this movement.

Dadurch entfallen auch separate Stellorgane. Je grosser die Druckdifferenz ist, desto stärker wird die Stirnseite des Ventilstossels gegen den Ventil sitz gepresst.This also eliminates the need for separate actuators. The greater the pressure difference is, the stronger the face of the valve tappet will seat against the valve pressed.

Wenn das Druckabfallventil von einer auf der Leitungsseite an der Membrane anliegenden Druckfeder in Offnungspositlon gehalten ist, kann in der Leitung ein bestimmter Unterdruck vorhanden sein, ohne dass das Ventil betätigt wird. Besonders vorteilhaft kann das Druckabfallventil den entsprechenden Bedürfnissen angepasst werden, wenn der Schliessdruck durch eine Vorspanneinrichtung an der Druckfeder justierbar ist. Unter bestimmten Umständen ist es auch vorteilhaft, auf der Atmosphärenseite eine Druckfeder anzuordnen. Damit kann die Schliessbewegung unterstützt werden. Das Druckabfallventil kann bei entsprechender Dimensionierung der Feder auf der Atmosphärenseite auf einfachste Weise auch bei einem Leitungsdruck über dem Atmosphärendruck eingesetzt werden. Eine besonders einfache Bauweise fur das Druckabfallventil ergibt sich, wenn der Ventilstössel etwa zylindrisch ausgebildet ist und an seiner Aussenwand zwischen Leitung und Membrane abgedichtet ist, und wenn die Verbindung zwischen der Leitung und der Membrane ueber eine von der Stirnseite des Ventilstossels ausgehende Bohrung hergestellt ist, welche mit einer der Unterdruckseite der Leitung entsprechenden oeffnung im Ventilsitz dichtend verbindbar ist. Der Ventilstössel, der gleichzeitig die Funktion einer Ventil spindel übernimmt, sperrt dadurch nicht nur die Leitung, sondern dichtet in Schliessposition auch die Leitung gegenüber der Membrane ab.If the pressure drop valve is from one on the line side to the Membrane adjacent compression spring is held in opening position, can be in the line a certain negative pressure can be present without the valve being actuated. Particularly The pressure drop valve can advantageously be adapted to the corresponding needs when the closing pressure is applied by a pretensioning device on the compression spring is adjustable. In certain circumstances it is also beneficial to be on the atmospheric side to arrange a compression spring. This can support the closing movement. The pressure drop valve can with appropriate dimensioning of the spring on the Atmospheric side in the simplest way even with a line pressure above atmospheric pressure can be used. A particularly simple design for the pressure drop valve results when the valve stem is approximately cylindrical and on its outer wall between the line and the membrane is sealed, and when the connection between of the line and the membrane over one of the end face of the valve tappet Bore is made, which with one of the negative pressure side of the Line corresponding opening in the valve seat can be connected to form a seal. The valve stem, which at the same time takes on the function of a valve spindle, does not block as a result only the line, but also seals the line opposite in the closed position the membrane.

Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn die Membrane bei normalem Betriebsdruck von der Leitungsseite her von einem Gas beaufschlagt wird und wenn beim Auftreten eines Unterdruckes in der Leitung die Gefahr bestünde, dass durch diese Leitung eine Flüssigkeit angesaugt wird. Das Eindringen von Flüssigkeit in den Membranraum wird damit zuverlässig verhindert. Durch die stirnseitige Bohrung im Ventilstössel bleibt die Membrane jedoch so lange dem Unterdruck ausgesetzt bzw. bleibt das Ventil so lange geschlossen, bis der Druck in der Leitung wieder auf einen vorbestimmbaren Wert angestiegen ist.This is especially important when the membrane is normal Operating pressure is acted upon by a gas from the line side and if if a negative pressure occurs in the line, there is a risk that a liquid is sucked into this line. Penetration of liquid in the membrane space is thus reliably prevented. Through the hole on the face In the valve stem, however, the diaphragm remains exposed to the negative pressure or the valve remains closed until the pressure in the line rises again has risen a predeterminable value.

Die Erfindung betrifft auch die Verwendung eines Druckabfallventils der eingangs genannten Art an einem Gaskolbenverdichter mit wenigstens einer Dichtpartie an der Antriebswelle und mit einem Flussigkeitskreislauf an der Dichtpartie zwischen dem Gehäuse des Kolbenverdichters und der Atmosphäre zum gasdichten Absperren und/oder Kohlen der Dichtpartie sowie mit einer Druckausgleichleitung zwischen dem Gehäuse und dem Flussigkeitskreislauf zur Druckentlastung der zwischen Gehäuse und FlEssigkeitskreislauf liegenden Dichtungsringe, wobei das Druckabfallventil in der Druckausgleichleitung bei einem Unterdruck im Gehäuse das Eindringen von Flüssigkeflt in das Gehäuse verhindert. Bei derartigen Kolbenverdichtern werden häufig sogenannte Gleitringdichtungen eingesetzt, um das Gehäuse des Verdichters entlang der rotierenden Antriebswelle gegenüber der Atmosphäre abzudichten.The invention also relates to the use of a pressure drop valve of the type mentioned on a gas piston compressor with at least one sealing section on the drive shaft and with a fluid circuit on the sealing section between the housing of the reciprocating compressor and the atmosphere for gas-tight shut-off and / or Coals of the sealing section and with a pressure equalization line between the housing and the fluid circuit for pressure relief between the housing and fluid circuit lying sealing rings, with the pressure drop valve in the pressure equalization line in the event of a negative pressure in the housing, prevents the ingress of liquid into the housing. So-called mechanical seals are often used in such reciprocating compressors, around the housing of the compressor along the rotating drive shaft opposite the To seal the atmosphere.

Um eine hermetische Abriegelung des Gasraumes im Kolbenverdichter zu bewirken, ist die Gleitringdichtung zum Absperren und gleichzeitigen Kühlen ausserdem von einem flüssigkeitskreislauf umströmt. Als Flüssigkeit können beispielsweise 01 oder Glycerin eingesetzt werden. Infolge des geschlossenen Gaskreislaufes im innern des Gehäuses, der vom atmosphärischen Druck völlig unabhängig ist, kann unter bestimmten Voraussetzungen im Gehäuse ein Unterdruck auftreten. Bei der ersten Inbetriebnahme des Kolbenverdichters wird zum Entleeren der Anlage sogar kunstlich ein Vakuum erzeugt.To hermetically seal off the gas space in the reciprocating compressor To achieve this, the mechanical seal is also used for shutting off and cooling at the same time flowed around by a fluid circuit. As a liquid, for example 01 or glycerine can be used. Due to the closed gas cycle in the inside the housing, which is completely independent of atmospheric pressure is, Under certain conditions, a negative pressure can occur in the housing. In the The first start-up of the reciprocating compressor is even used to drain the system artificially created a vacuum.

Da bekannte Gleitringdichtungen nur in einer Richtung völlig abdichten, kann beim Auftreten eines Unterdruckes im Gehause bei der Gleitringdichtung Luft aus der Atmosphäre eindringen. Diese Luft bildet in der Kuhl- und Sperrflüssigkeit Blasen, welche den gesamten Flussigkeitskreislauf zum Uberschäumen bringen. Dadurch kann über die Druckausgleichsleitung Flussigkeit in das Gehäuse zuruckfliessen, was insbesondere bei trockenlaufenden Kolbenverdichtern aus Grunden der Betriebssicherheit unter allen Umständen vermieden werden iluss.Since known mechanical seals only seal completely in one direction, air can occur in the case of the mechanical seal when a negative pressure occurs in the housing enter from the atmosphere. This air forms in the cooling and sealing liquid Bubbles, which cause the entire liquid cycle to foam up. Through this liquid can flow back into the housing via the pressure equalization line, which is particularly important in the case of dry-running piston compressors for reasons of operational safety iluss should be avoided at all costs.

Es ist bereits bekannt, zum Verhindern des Ruckfliessens von Flüssigkeit in das Gehäuse bei der Inbetriebnahme einen manuell betatigbaren Hahn in die Ablaufleitung einzubauen, so dass keine Flüssigkeit zuruckfilessen kann. Diese Anordnung hat Jedoch den Nachteil, dass der Hahn fur jeden Evakuierungsvorgang betätigt werden muss. Dies wird Jedoch oft vergessen oder der Hahn wird nicht im richtigen Moment geschlossen, so dass die beschriebenen Nachteile trotzdem auftreten. Falls wahrend des Betriebes von der Verbraucherseite her zufallig und unbeabsichtigt ein Unterdruck im Gehäuse entsteht, nutzt der Hahn ausserdem nichts, da in der Regel keine Zeit mehr verbleibt ihn zu schliessen.It is already known to prevent the backflow of liquid a manually operated tap in the drain line in the housing during commissioning built in so that no liquid can flow back. However, this arrangement has the disadvantage that the tap has to be operated for every evacuation process. However, this is often forgotten or the tap is not closed at the right moment, so that the disadvantages described still occur. If during operation Accidental and unintentional negative pressure in the housing from the consumer side arises, the tap is also of no use, as there is usually no time left to close it.

Durch die erfindungsgemässe Verwendung des Druckabfallventils wird das Gehäuse des Kolbenverdichters nicht nur beim Anlegen eines Vakuums, sondern auch beim zufälligen Auftreten eines Unterdruckes wahrend des Betriebes auf einfachste Weise und zuverlässig abgedichtet. Die Absperrung. erfolgt ersichtlicherweise automatisch in direkter Abhängigkeit vom Unterdruck im Gehäuse. Dadurch wird die Betriebssicherheit der gesamten Anlage beträchtlich erhöht, da eine Betätigung oder Uberwachung durch das Bedienungspersonal nicht mehr erforderlich ist.The inventive use of the pressure drop valve the housing of the reciprocating compressor not only when a vacuum is applied, but even with the accidental occurrence of a negative pressure during operation in the simplest way Wise and reliably sealed. The barrier. obviously takes place automatically in direct dependence on the negative pressure in the housing. This increases the operational safety of the entire system increased considerably, since an actuation or monitoring by the operating personnel is no longer required.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird anschliessend näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Druckabfallventil gemäss der Erfindung, und Fig. 2 die schematische Darstellung der Verwendung des Druckabfallventils an einem Kolbenverdichter.An embodiment of the invention is shown in the drawings and is described in more detail below. They show: FIG. 1 a cross section through a pressure drop valve according to the invention, and FIG. 2 the schematic representation the use of the pressure drop valve on a reciprocating compressor.

Das Druckabfallventil besteht im wesentlichen aus einem Ventilgehäuse 7, einer Membrane 8 und einem etwa zylindrischen Ventilstössel 10. Der Betätigungsmechanismus des Ventils ist von der Ventilkammer mit einer Dichtungsscheibe 14 abgetrennt. Die Membrane ist auf einer Seite über eine oeffnung 18 mit der Atmosphäre verbunden. Auf der anderen Seite der Membrane liegt eine Druckfeder 15 an, so dass sich die Membrane beim Auftreten eines geringen Unterdrucks in der Leitung 24 nicht sofort verformt.The pressure drop valve essentially consists of a valve housing 7, a membrane 8 and an approximately cylindrical valve stem 10. The actuating mechanism the valve is separated from the valve chamber by a sealing washer 14. the The membrane is connected to the atmosphere via an opening 18 on one side. On the other side of the membrane is a compression spring 15 so that the Membrane not immediately when a slight negative pressure occurs in line 24 deformed.

Die Anpresskraft ist durch verschieden starke Druckfedern 15 oder auch mittels einer Vorspanneinrichtung an der Druckfeder justierbar, so dass der Unterdruck bestimmt werden kann, bei dem sich die Membrane 8 verformen und das Ventil schliessen soll.The pressing force is through different strength compression springs 15 or also adjustable by means of a biasing device on the compression spring, so that the Vacuum can be determined at which the membrane 8 deform and the valve should close.

Die Offnung 25 im Ventil sitz 9 liegt auf der Unterdruckseite 11 der Leitung 24. Die Absperrseite 13 der Leitung führt neben dem Ventil sitz in die Ventil kammer 26. Die Verbindung zwischen der Unterdruckseite 11 und der Membrane 8 ist über eine von der Stirnseite 20 ausgehende Bohrung 17 im Ventilstössel 10 hergestellt.The opening 25 in the valve seat 9 is on the vacuum side 11 of the Line 24. The shut-off side 13 of the line leads next to the valve seat in the valve chamber 26. The connection between the negative pressure side 11 and the membrane 8 is produced via a bore 17 in the valve stem 10 extending from the end face 20.

Bei normalem Betriebsdruck in der Leitung 24 ist der Ventilstossel 10 vom Ventil sitz 9 abgehoben, so dass Unterdruckseite 11 und Absperrseite 13 der Leitung miteinander verbunden sind. Sobald auf der Unterdruckseite 11 ein Unterdruck auftritt, presst der Atmosphärendruck die Membrane 8 gegen die Kraft der Druckfeder 15 nach unten, so dass sich die Stirnseite 20 des Ventilstössels 10 dichtend an den Ventilsitz 9 anlegt. Um absolute Dichtheit zu gewährleisten, ist in die Stirnseite des Ventilstössels ein Dichtungsring 27 eingelassen. Auf diese Weise wird die Leitung 24 abgesperrt, so dass in Pfeilrichtung A keine Gas-oder Flüssigkeitsströmung erfolgen kann. Auch bei geschlossenem Ventil ist die Membrane 8 über die Bohrung 17 dem Unterdruck ausgesetzt. Sobald sich der Unterdruck auf der Unterdruckseite 11 abbaut, presst die Druck feder 15 die Membrane 8 wieder nach oben, so dass das Ventil öffnet und die Leitung 24 wieder freigegeben wird. Die gewünschte Druckdifferenz gegenüber der Atmosphäre kann beispielsweise mit einer Stellschraube 16 an der Druckfeder 15 eingestellt werden.At normal operating pressure in the line 24, the valve tappet is 10 lifted from the valve seat 9, so that the vacuum side 11 and shut-off side 13 of the Line are connected to each other. As soon as there is a negative pressure on the negative pressure side 11 occurs, the atmospheric pressure presses the membrane 8 against the force of the compression spring 15 downwards, so that the end face 20 of the valve stem 10 adjoins one another in a sealing manner the valve seat 9 applies. In order to guarantee absolute tightness, is in the front side of the valve stem a sealing ring 27 let in. To this The line 24 is shut off so that no gas or gas in the direction of arrow A Liquid flow can take place. Even when the valve is closed, the membrane is 8 exposed to the negative pressure via the bore 17. As soon as the negative pressure is on the vacuum side 11 decreases, the pressure spring 15 presses the membrane 8 again above, so that the valve opens and the line 24 is released again. the desired pressure difference with respect to the atmosphere can, for example, with a Adjusting screw 16 on the compression spring 15 can be adjusted.

Die in Figur 2 dargestellte Anwendung des Druckabfallventils hat folgende Funktionsweise. Ein ebenfalls schematisch dargestellter Kolbenverdichter 1 hat eine Antriebswelle 19, welche mit einer Dichtpartie 2 gegenüber dem Gehäuse 4 abgedichtet ist. Die Dichtpartie kann beispielsweise eine Gleitringdichtung herkömmlicher Bauart enthalten. Zum gasdichten Absperren des Gehäuses 4 gegeniiber der Atmosphäre und zum Kühlen der Dichtpartie wird diese von einem FlUssigkeltskreislauf 3 umströmt. Die Flüssigkeit gelangt von einem Flüssigkeitsbehälter 12 an die Dichtpartie 2. Eine Druckausgleichleitung 5 zwischen dem Gehäuse 4 und dem Flüssigkeltsbehälter 12 sorgt dafür, dass die zwischen dem Flüssigkeitskreislauf 3 und dem Gehäuse 4 liegenden Dlchtungsringe 21 bei normalem Betriebsdruck entlastet werden. In die Druckausgleichleitung 5 ist das Druckabfallventil 6 eingebaut.The application of the pressure drop valve shown in Figure 2 has the following Functionality. A reciprocating compressor 1, also shown schematically, has a Drive shaft 19, which is sealed with a sealing section 2 with respect to the housing 4 is. The sealing section can, for example, be a mechanical seal of conventional design contain. For gas-tight blocking of the housing 4 from the atmosphere and A liquid circuit 3 flows around the sealing section to cool it. The liquid arrives at the sealing section 2 from a liquid container 12. A pressure equalization line 5 between the housing 4 and the liquid container 12 ensures that the between the liquid circuit 3 and the housing 4 lying sealing rings 21 are relieved at normal operating pressure. In the Pressure equalization line 5, the pressure drop valve 6 is installed.

Beim auftreten eines Unterdrucks im Gehäuse 4 schliesst das Druckabfallventil 6 automatisch, so dass die Druckausgleichleitung 5 unterbrochen wird. Dadurch wird zuverlässig verhindert, dass die aufschäumende Flüssigkeit lm Behälter 12 über die Druckausgleichleitung 5 in das Gehäuse 4 elndringen kann. Bei erreichen des normalen Betriebsdruckes gibt das Druckabfallventil 6 die Druckausgtelchleitung 5 wieder frei. Die Anwendung des Druckabfaliventils bedeutet eine Entlastung des Bedienungsper sonals und ausserdem eine erhebl.iche Steigerung der Betriebssicherheit des Kolbenverdichters.When a negative pressure occurs in the housing 4, the pressure drop valve closes 6 automatically, so that the pressure equalization line 5 is interrupted. This will reliably prevents the foaming liquid in the container 12 from flowing over the Pressure equalization line 5 can penetrate into the housing 4. When reaching the normal Operating pressure is the pressure drop valve 6, the Druckausgtelchleitung 5 again free. The use of the pressure drop valve means a relief for the operator and also a considerable increase in the operational safety of the reciprocating compressor.

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Claims

PATENT CLAIMS 1. Pressure drop valve for blocking a line at Occurrence of a line pressure which is below atmospheric pressure, d a d u r it is noted that the pressure drop valve has a diaphragm (8), which on one side the atmospheric pressure and on the other side the line pressure is exposed, and that the diaphragm is connected to a valve stem (10), whose end face (20) to shut off the line sealingly against a valve seat (9) is compressible.

2. Pressure drop valve according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i n e t that it is resting against the membrane from one on the line side Compression spring (15) is held in the open position.

3. Pressure drop valve according to claim 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the closing pressure is exerted by a pretensioning device (16) on the Compression spring is adjustable.

4. Pressure drop valve according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e 1 c h n e t that the valve tappet is approximately cylindrical and on its The outer wall (22) is sealed between the line and the membrane.

5. Pressure drop valve according to claim 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h e t that the connection between the line (24) and the membrane (8) Via a bore (17) extending from the end face (20) of the valve stem (10) is made, which corresponds to one of the negative pressure side of the line Opening (25) in the valve seat (9) can be connected in a sealing manner.

6. Use of a pressure drop valve in particular according to claim l on a gas piston compressor (1) with at least one sealing section (2) on the drive shaft (19) and with a liquid circuit (3) on the sealing section between the housing (4) the reciprocating compressor and the atmosphere for gas-tight shut-off and / or cooling the sealing section and with a pressure equalization line (5) between the housing and the liquid circuit for pressure relief between the housing and the liquid circuit lying sealing rings (21), the pressure drop valve in the pressure equalization line prevents the penetration of liquid into the housing in the event of a negative pressure in the housing.

7. Gas piston compressor with at least one sealing section and with one Fluid circuit at the sealing section between the housing of the reciprocating compressor and the atmosphere for gas-tight blocking and / or cooling of the sealing section as well with a pressure equalization line connected to the housing for pressure relief the sealing rings located between the housing and the fluid circuit, d a D u r c h e k e n n n n e i c h n e t that in the pressure equalization line (5) a Pressure drop valve (6) is arranged with which at a predeterminable, from atmospheric pressure deviating negative pressure in the housing (4) the connection between the housing and the liquid circuit (3) is interruptible.