Inertgasatmosphäre

Die Erfindung betrifft ein System zur Regelung des Drucks an einem

Überdruckbehälter mit Inertgasatmosphäre.

Solche Überdruckbehälter müssen so ausgelegt sein, dass in diesen ein leichter Überdruck zur Aufrechterhaltung der Inertgasatmosphäre vorherrscht und etwaige Überdruckspitzen abgebaut werden, um ein Bersten des Behälters zu verhindern. Typische Überdruckbehälter mit Inertgasatmosphäre sind beispielsweise

Röhrentrockner oder Wirbelschichttrockner zur Trocknung von Braunkohle.

Insbesondere trockene Braunkohle hat eine signifikante

Selbstentzündungsneigung, so dass eine Trocknung jedenfalls in einer

Inertgasatmosphäre durchgeführt werden muss. Der Überdruck im Prozessraum des Behälters wird beispielsweise bei einem Wirbelschichttrockner beim Anfahren durch Einleiten von Stickstoff oder Wasserdampf oder während des

Trocknungsbetriebs durch Verdampfen des in der Rohbraunkohle enthaltenen Wassers erreicht. Sicherheitstechnisch ist es erforderlich, einen möglichen Druckanstieg über die Auslegungsgrenzen des Druckbehälters abzusichern sowie das Ansaugen von Umgebungsluft in den Wirbelschichttrockner beim Auftreten von Unterdruck zu verhindern. Wirbelschichttrockner als Überdruckbehälter nach dem Stand der Technik sind üblicherweise mit Druckregelklappen versehen, wobei wenigstens eine Klappe mittels Federkraft in der geschlossenen Stellung gehalten wird und zwecks Überdruckabsicherung gegen die Federkraft geöffnet werden kann. Wenigstens eine weitere Druckregelklappe ist zur Abdichtung des Überdruckbehälters bei Druckabfall vorgesehen. Diese Druckregelklappe ist so ausgelegt, das sie gegen eine Federkraft schließt. Eine solche Anordnung ist verhältnismäßig aufwendig, da bei verhältnismäßig großen Überdruckbehältern die Druckregelklappen beziehungsweise die

Druckregelventile entsprechende Dimensionen aufweisen. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein System zur Regelung des Drucks an einem Überdruckbehälter mit Inertgasatmosphäre bereitzustellen, das gegenüber dem Stand der Technik vereinfacht ist und das insbesondere die Sicherheitsanforderungen bezüglich Störanfälligkeit erfüllt. Darüber hinaus soll das System ausfallsicher besonders einfach regelbar sein, um in dem Überdruckbehälter den Überdruck in entsprechenden Grenzen einstellen zu können.

Die Aufgabe wird gelöst mit einem System gemäß Anspruch 1 . Vorteilhafte Ausgestaltungen des Systems ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein Gesichtspunkt der Erfindung betrifft ein System zur Regelung des Drucks an einem Überdruckbehälter mit Inertgasatmosphäre, umfassend ein

Behälterdruckregelventil, eine Steuereinrichtung zur Steuerung des

Behälterdruckregelventils, wobei das Behälterdruckregelventil bei Unterdruck innerhalb des Behälters selbsttätig schließend ausgebildet ist, eine von der Steuereinrichtung ansteuerbare Stelleinrichtung zur Betätigung des

Behälterdruckregelventils gegen eine Schließkraft, die das selbsttätige Schließen des Behälterdruckregelventils bewirkt, wobei die Stelleinrichtung pneumatisch betätigbar ist, eine an die Stelleinrichtung angeschlossene

Betriebsdruckversorgungsleitung, ein Betätigungsdruckregelventil zur Betätigung der Stelleinrichtung sowie Mittel zur Druckentlastung der Stelleinrichtung bei Ausfall einer elektrischen Versorgungsspannung der Steuereinrichtung. Eine solche Konfiguration des Systems zur Regelung des Drucks an einem Überdruckbehälter erlaubt es, sowohl das sichere Öffnen des

Behälterdruckregelventils bei Druckanstieg als auch das sichere Schließen des Behälterdruckregelventils zu bewirken, wobei das System gemäß der Erfindung insbesondere den Vorzug hat, dass nur ein einziges Behälterdruckregelventil erforderlich ist.

Dieses Behälterdruckregelventil kann als verhältnismäßig große

„Druckregelklappe" ausgebildet sein, die beispielsweise mittels einer Feder in der Schließrichtung vorgespannt ist.

Die Stelleinrichtung kann beispielsweise über ein Druckluftnetz mit einer

Druckluftquelle mit Druckluft beaufschlagt werden.

Hierzu ist die Stelleinrichtung an eine Betriebsdruckversorgungsleitung des Druckluftnetzes angeschlossen.

Als Mittel zur Druckentlastung der Stelleinrichtung kann beispielsweise ein elektrisch steuerbares Entlüftungsventil vorgesehen sein, welches in ersten

Schaltstellung stromlos offen ist und in der geöffneten ersten Schaltstellung eine pneumatische Entlastung der Stelleinrichtung bewirkt, so dass bei Stromausfall die Stelleinrichtung unmittelbar drucklos geschaltet wird und sich das

Behälterdruckregelventil selbsttätig in die geschlossene Stellung bewegt.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des Systems ist vorgesehen, dass das Entlüftungsventil in einer pneumatischen Steuerleitung des

Betätigungsdruckregelventils angeordnet ist, wobei das Entlüftungsventil in einer zweiten Schaltstellung eine Belastung der Steuerleitung mit einem Steuerdruck bewirkt.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, die Entlüftung des Betätigungsdruckregelventils über die Steuerleitung des Betätigungsdruckregelventils vorzunehmen. Bei einer bevorzugten Variante des Systems gemäß der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Betätigungsdruckregelventil über ein Pilotventil ansteuerbar ist. Das Pilotventil wirkt zweckmäßigerweise auf einen Steuereingang des Betätigungsdruckregelventils ein. Besonders zweckmäßig ist es, wenn das Pilotventil und das Entlüftungssystem in der pneumatischen Steuerleitung in Reihe geschaltet sind.

In einer zweiten Schaltstellung des Entlüftungsventils ist vorgesehen, dass das Pilotventil das Betätigungsdruckregelventil ansteuern kann, beziehungsweise den auf den Steuereingang des Betätigungsdruckregelventils einwirkenden

Steuerdruck durchschaltet.

Die pneumatische Steuerleitung und die Betriebsdruckversorgungsleitung können beispielsweise parallel geschaltet sein, wobei das Betätigungsdruckregelventil je nach Ansteuerung eine Betätigung der pneumatischen Stelleinrichtung gegen die Schließkraft bewirkt.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn das Betätigungsdruckregelventil als

Druckverstärker ausgebildet ist.

Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung, die den Steuerdruck für das

Betätigungsdruckregelventil vorgibt, in der pneumatischen Steuerleitung des Betätigungsdruckregelventils angeordnet, wobei das Pilotventil in einer ersten Schaltstellung die Steuereinrichtung überbrückt und wobei vorzugsweise in einer zweiten betätigten Schaltstellung über die Steuereinrichtung der von dieser vorgegebene Steuerdruck an einem Ausgang des Pilotventils anliegt. Befindet sich das Entlüftungsventil ebenfalls in der zweiten betätigten Schaltstellung, so liegt der Steuerdruck an dem Betätigungsdruckregelventil beziehungsweise an dessen Steuereingang an.

Zweckmäßigerweise ist das Entlüftungsventil als Magnetventil ausgebildet, das im bestromtem Zustand die pneumatische Steuerleitung mit dem

Betätigungsdruckregelventil verbindet und das in stromlosem Zustand einen Entlüftungspfad freigibt, so dass die Stelleinrichtung pneumatisch entlastet ist. Bei Stromausfall kann auf diese Art und Weise sicher gestellt werden, dass die Stelleinrichtung entlastet wird, so dass jedenfalls eine Aufrechterhaltung der Inertgasatmosphäre innerhalb des Überdruckbehälters gewährleistet ist. Das Pilotventil kann ebenfalls als Magnetventil ausgebildet sein, das stromlos die pneumatische Steuerleitung mit dem Betätigungsdruckregelventil verbindet. Da das Pilotventil und das Entlüftungsventil in Reihe geschaltet sind, bewirkt ein Stromausfall, dass das Entlüftungsventil die pneumatische Steuerleitung verschließt und einen Entlüftungspfad des Betätigungsdruckregelventils öffnet.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Systems gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass dieses wenigstens einen Druckluftzwischenspeicher zwischen einer Druckluftquelle und der Betriebsdruckversorgungsleitung umfasst, so dass sichergestellt ist, dass auch bei NichtVerfügbarkeit des Druckluftnetzes eine sichere Betätigung des Behälterdruckregelventils möglich ist.

Vorzugsweise ist als Überdruckbehälter ein Wirbelschichttrockner für Kohle, insbesondere für Braunkohle oder ein Röhrentrockner für Kohle, insbesondere für Braunkohle vorgesehen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Die Zeichnung zeigt eine schematische

Darstellung des Behälterdruckregelventils innerhalb eines pneumatischen

Schaltbildes.

Der Überdruckbehälter ist in dem Schaltbild nicht dargestellt.

Das Behälterdruckregelventil 1 umfasst einen Ventilkörper 2, der über ein

Schließgestänge 3 und über eine auf das Schließgestänge 3 einwirkende

Druckfeder 4 im Ventilsitz gehalten wird. Das Schließgestänge 3 ist entgegen der

Federkraft und Druckfeder 4 über eine pneumatische Stelleinrichtung 5

betätigbar. Die pneumatische Stelleinrichtung 5 ist mit einem

Betätigungsdruckregelventil 6 in Wirkverbindung, wobei das

Betätigungsdruckregelventil 6 als Druckverstärker ausgebildet ist. Das

Betätigungsdruckregelventil 6 ist über eine Betriebsdruckversorgungsleitung 7 an ein Druckluftnetz 8 angeschlossen. Das Betätigungsdruckregelventil 6 umfasst weiterhin einen Steuereingang, an den eine pneumatische Steuerleitung 9 angeschlossen ist. Die pneumatische

Steuerleitung 9 ist pneumatisch parallel zu der Betriebsdruckversorgungsleitung 7 verlegt, wobei in der pneumatischen Steuerleitung 9 ein Pilotventil 10 und ein Entlüftungsventil 1 1 in Reihe angeordnet sind. Der Druck in der pneumatischen Steuerleitung wird über eine Steuereinrichtung 12, die als Druckregeleinheit ausgebildet ist, vorgegeben. Die Steuereinrichtung 12 ist parallel zu einer

Abzweigung 13 der Betriebsdruckversorgungsleitung 7 geschaltet. Das Schaltbild zeigt das Pilotventil 10 stromlos offen, wohingegen das

Entlüftungsventil 1 1 ebenfalls in der stromlosen Stellung gezeigt ist, diese

Stellung ist die Entlüftungsstellung des Entlüftungsventils 1 1 , in welcher das Betätigungsdruckregelventil 6 entlüftet wird. In dieser Schaltstellung wird die Stelleinrichtung 5 nicht betätigt beziehungsweise ist die Stelleinrichtung 5 entlastet.

Das Pilotventil 10 ist als drei/zwei-Wegeventil ausgebildet, ebenso wie das Entlüftungsventil 1 1 als drei/zwei-Wegeventil ausgebildet ist. Bei bestromtem Zustand des Pilotventils 10 liegt der von der Steuereinrichtung 12 vorgegebene Steuerdruck an einem Ausgang des Pilotventils 10 auf der pneumatischen Steuerleitung 9 an. Befindet sich das Entlüftungsventils 1 1 ebenfalls in der zweiten Schaltstellung (nicht dargestellter bestromter Zustand) liegt der Steuerdruck der pneumatischen Steuerleitung 9 an einem nicht näher bezeichneten Steuereingang des Betätigungsdruckregelventils 6 an. Der von dem Betätigungsdruckregelventil 6 abgegebene verstärkte Steuerimpuls, der auf die pneumatische Stelleinrichtung 5 einwirkt, ist proportional zu dem Differenzdruck zwischen der pneumatischen Steuerleitung 9 und der

Betriebsdruckversorgungsleitung 7. In diesem Fall (Regelbetrieb) erfolgt eine maximale Druckverstärkung über das Betätigungsdruckregelventil 6, wenn der Differenzdruck zwischen der pneumatischen Steuerleitung 9 und

Betriebsdruckversorgungsleitung 7 null ist. Über die Steuereinrichtung 12 lässt sich somit die Stellung des Behälterdruckregelventils 1 gegen die Schließkraft der Druckfeder 4 zwischen 0 % (geschlossen) und 100 % (volle Öffnung) regeln. Mit der beschriebenen Verschaltung lassen sich insgesamt drei Betriebsfälle realisieren. Bei Stromausfall (Fall I) befindet sich das Entlüftungsventil 1 1 in der gezeigten Stellung, in der eine Entlüftung des Betätigungsdruckregelventils 6 über die pneumatische Steuerleitung 9 erfolgt, wodurch ein selbsttätiges Schließen des Behälters über die Druckfeder 4 erfolgt.

Im Regelbetrieb (Fall II) ist das Pilotventil 10 angesteuert und befindet sich in der zweiten nicht gezeigten Schaltstellung. Das Entlüftungsventil 1 1 ist ebenfalls bestromt und angesteuert und befindet sich ebenfalls in der zweiten, nicht dargestellten Schaltstellung. Über die Steuereinrichtung 12 wird der Steuerdruck in der pneumatischen Steuerleitung 9 vorgegeben. Der Steuerdruck der pneumatischen Steuerleitung 9 liegt sowohl an einem Eingang des Pilotventils 10 als auch an dem Ausgang des Pilotventils 10 an. Weiterhin liegt der Steuerdruck an einem Eingang des Entlüftungsventils 1 1 und an dem Ausgang des

Entlüftungsventils 1 1 an. Der Differenzdruck zwischen der pneumatischen

Steuerleitung 9 und der Betriebsdruckversorgungsleitung 7 gibt die Schaltstellung der pneumatischen Stelleinrichtung 5 vor.

Ein weiterer Fall (Fall III) beschreibt das schnellstmögliche Öffnen des Behälters im Überdruckfall. In diesem Fall wird beispielsweise über einen Drucksensor in dem Überdruckbehälter das Pilotventil 10 stromlos geschaltet, das heißt in die erste, gezeigte Schaltstellung bewegt, in der die Steuereinrichtung 12 überbrückt ist. Am Eingang des Pilotventils 10 liegt der volle Betriebsdruck an, der in der Abzweigung 13 der Betriebsdruckversorgungsleitung 7 vorherrscht. Dieser volle Betriebsdruck liegt auch an dem Eingang des Entlüftungsventils 1 1 an. Das

Entlüftungsventil 1 1 bleibt bestromt und befindet sich in diesem Fall in der zweiten Schaltstellung, so dass der volle Betriebsdruck auch an dem Steuereingang des Betätigungsdruckregelventils anliegt. Damit erfolgt die volle Druckverstärkung über das Betätigungsdruckregelventil, so dass die pneumatische Stelleinrichtung 5 den Ventilkörper 2 gegen die Schließkraft der Druckfeder 4 schnellstmöglichst in die voll geöffnete Stellung verfährt. Dieser Fall beschreibt ein Notöffnen bei plötzlichem Überdruck innerhalb des Überdruckbehälters. Bei der gezeigten Verschaltung der pneumatischen Steuerleitung 9 und der Betriebsdruckversorgungsleitung 7 kann beispielsweise in der

Betriebsdruckversorgungsleitung 7 sowohl als auch in der pneumatischen

Steuerleitung 9 ein Betriebsdruck von 6 bar anlegen. Dieser Druck wird zur

Betätigung des Behälterdruckregelventils 1 gegen die Schließkraft der Druckfeder 4 mittels des Betätigungsdruckregelventils 6 verstärkt. Bei Stromausfall würden das Pilotventil 10 sowohl als auch das Entlüftungsventil 1 1 die in dem Schaltbild dargestellte Stellung einnehmen, in welcher das Betätigungsdruckregelventil 6 druckentlastet beziehungsweise entlüftet wird und wobei die Stelleinrichtung 5 dann drucklos ist, was ein Schließen des Betätigungsdruckregelventils 6 mittels der Druckfeder 4 bewirkt.

Bezugszeichenliste

Behälterdruckregelventil

Ventilkörper

Schließgestänge

Druckfeder

pneumatische Stelleinrichtung

Betätigungsdruckregelventil

Betriebsdruckversorgungsleitung

Druckluftnetz

pneumatische Steuerleitung

Pilotventil

Entlüftungsventil

Steuereinrichtung

Abzweigung