DE2818690A1

DE2818690A1 - Ventil fuer sicherheitszwecke

Info

Publication number: DE2818690A1
Application number: DE19782818690
Authority: DE
Inventors: Alfred Dipl Ing Kreuz
Original assignee: Rheinische Armaturen und Maschinenfabrik Albert Sempell
Current assignee: Sempell GmbH
Priority date: 1978-04-28
Filing date: 1978-04-28
Publication date: 1979-10-31
Also published as: DE2818690C2

Description

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Ventil für Sicherheitszwecke

Die Erfindung "betrifft ein Ventil für Sicherheitszwecke, instesondere zur Verwendung in der Ausgengsleitung eines Druckbehälters, beispielsweise eines Dampferzeugers oder dergleichen, mit einem Hauptabschlußkörper, der durch. ein Strömungsmedium c&er auf andere Weise zu betätigen ist, und einem inneren Zusatzabschlußkörper, der in einer konzentrischen Bohrung des Hauptabschlußkörpers geführt und unabhängig verstellbar ist und zur Sperrung bzw. Freigabe eines inneren Strömungskanals dient, über den bei geschlossenem Hauptabschlußkörper durch öffnen des ZusatzabSchlußkörpers der Ventileintritt mit dem Ventilaustritt verbindbar ist.

Für Kraftwerke, Chemiebetriebe und andere Industrieanlagen können bei hohen Sicherheitsanforderungen am Austritt eines Druckbehälters in den Hauptleitungen Armaturen gefordert worden, die geeignet sind, einerseits bei einem Rohrleitungebruch hinter der Armatur den Druckbehälter schnell und sicher abzusperren und andererseits den abgesperrten Teil wieder zu öffnen, wenn eine unzulässige Drucksteigerung auftritt. Beide Funktionen, d.h. Absperren bei Rohrleitungsbruch und sicheres Offnen bei unzulässiger Drucksteigerung, können mit einer einzigen Armatur erfüllt werden. Für solche Zwecke sind Ventile bekannt, bei denen in Hauptabschlußkörper ein weiterer innerer Abschlußkörper «Logebaut ist. Der innere Abschlußkörper nimmt im allgemeinen die Schließstellung ein und btwegt sich gleichzeitig nit den Hauptabschlußkörper. Im Störungsfall kann der innere Abschlußkörper unabhängig vom Hauptabschlußkörper betätigt werden.

Da ein solches Ventil in der Hauptleitung liegt, ist es wichtig, daß der Strömungskanal im Ventil strömungstech-

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nisch günstig ausgebildet ist. Zu diesem Zweck ist der Hauptabschlußkörper auf der Stirnseite so profiliert, daß ein minimaler Strömungswiderstand gegeben ist. Weiiarhin ist bei der Ausbildung des Strömungskanals für den inneren Abschlußkörper darauf zu achten, daß der Strömungswiderstand des Hauptströmungskanals nicht beeinträchtigt wird. Diese Forderung wird bei einem bekannten Ventil dadurch erfüllt, daß am inneren Abschlußkörper, der in einer konzentrischen Bohrung des Hauptabschlußkörpers axial verschiebbar geführt ist, ein vorstehender Zapfen angebracht wird, der in der Schließstellung des inneren Abschlußkörpers eine zentrale Bohrung im Hauptabschlußkörper vollständig ausfüllt und an seiner Stirnseite dem Verlauf der Profilierung des Hauptabschlußkörpers angepaßt ist.

Die vorerwähnte Lösung hat schwerwiegende Nachteile. Hauptnachteil ist eine wesentliche Vergrößerung des Hubes des inneren Abschlußkörpers, die notwendig ist, um in der Offenstellung des inneren Abschlußkörpers eine Verengung des inneren Strömungskanals durch den vorstehenden Zapfen zu vermeiden. Da der innere Abschlußkörper in der Hegel durch ein Strömungsmedium betätigt wird, bedeutet ein vergrößerter Hub ein entsprechend größeres Volumen für das Betätigungemedium· Bei einem kompressiblen Betätigungsmedium vergrößert sich außerdem die Entlastungsseit bis zum Erreichen der Druckabsenkung und damit die Zeit für das Offnen des inneren Abschlußkörpers, was in jeder Beziehung unerwünscht ist.

Ale weiterer wichtiger Nachteil kommt hinzu, daß bei einem längeren Hubweg auch die Bauhöhe des Ventils vergrößert werden muß und damit auch der gesamte Bauaufwand entsprechend ansteigt.

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Die Erfindung verfolgt das Ziel, ein Ventil mit einem Hauptabschlußkörper und einem inneren Zusatzabschlußkörper so zu verbessern, daß die vorgenannten Nachteile vermieden werden, d.h.. das Ventil soll hinsichtlich seiner Ahschlußkörper so ausgebildet sein, daß von einer Vergrößerung des Hubes des inneren Abschlußkörpers abgesehen werden kann und dennoch für den Haupt Strömungskanal und den inneren Strömungskanal gleichermaßen günstige oder bessere Strömungsverhältnisse wie bei den für diese Zwekke bisher bekannten Ventilen erreicht werden.

Diese Aufgabe wird bei einem Ventil der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Hauptabsohlußkörper auf der dem Ventileintritt zugewandten Stirnseite ein in wesentlichen pilzförmiges Profil hat und daß in diesem Profil mehrere, zur Ventilachse geneigte Bohrungen enthalten sind, die in gleichmäßiger Verteilung um einen mittigen, nicht durchbrochenen kreisrunden Abschnitt herum angeordnet sind und in den inneren Strömungskanal einmünden.

Vorteilhafterweis· werden die Bohrungen auf konzentrischen Kreisen angeordnet, wobei die Bohrungen jedes einzelnen Kreises gleich· Abstände voneinander haben. Eine andere vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, daß die dem mittigen kreisrunden Abschnitt benachbarten Bohrungen relativ kleine, die äußeren Bohrungen dagegen größere Durchmesser haben. Die Achsen der Bohrungen stehen normal bzw. im wesentlichen normal zur Profiloberflache. Das Strömungsverhalten im Hauptströmungskanal kann noch dadurch günstig beeinflußt werden, daß das Profil des Hauptabschlußkörpers in Zentrum des mittleren kreisrunden Abschnittes mit einem halbkugelförmigen Vorsprung ausgebildet wird.

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Nach, der erfindungsgemäßen Lösung ist der Haup tab Schluß körper auf der Stirnseite, die dem Ventileintritt zugewandt ist, so profiliert, daß der Strömungswiderstand einen Minimalwert erreicht. Durch die besondere Anordnung und Ausbildung der Einzelbohrungen im Bereich der Profilfläche wird der Strömungswiderstand gegenüber einer ungebohrten Ausführung überraschenderweise nicht vergrößert. Die erfindungsgemäße Ausbildung bietet somit den großen Vorteil, daß für den inneren Abschlußkörper kein vorspringender Zapfen mehr für das Verschließen einer im Profil befindlichen zentralen Bohrung benötigt wird und folglich auch von einer unerwünschten Vergrößerung des Hubes abgesehen werden kann. Bei einem geringeren Hub bleibt die Bewegungsgeschwindigkeit der Abschlußteile und auch die Energie der zu beschleunigenden bzw. zu verzögernden Massen kleiner, worin auch ein wichtiger Vorteil zu sehen ist.

Einzelheiten und weitere Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand zeichnerischer DarStellungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 einen Axialschnitt eines nach der Erfindung ausgebildeten Ventils mit innerem Abschlußkörper und

Figur 2 einen Axialschnitt eines Ventile nit innerem Abschlußkörper bekannter Bauart.

Als Ausführungsbeispiel wurde ein Eckventil »it Eigenmediumsteuerung gewählt. Für die Verwirklichung der Erfindung ist die Gehäusebauform ebensowenig wie die Art der Betätigung der Abschlußkörper von Bedeutung. Sie iat gleichermaßen bei anderen Gehäusen, beispielsweise in Durchgangs- bzw. Schrägeit»form, und anderen Antrieben,

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beispielsweise St e Haut riet en, hydraulischen Antrieben usw., anwendbar.

Sas Gehäuse 1 des Ventils enthält zwei winklig zueinanderstehende Rohrstutzen, die den Ventileintritt 2 sowie den Ventilaustritt 3 bilden, und in koaxialer Verlangerung zum Ventileintritt 2 einen Gehäusehals 4-, in den die Functions teile eingesetzt sind. Der Gehäusehals 4- ist durch einen Deckel 5 abgeschlossen, welcher durch eine nicht dargestellte Verschraubung lösbar am Gehäuse 1 befestigt ist.

Zu den Funktionsteilen gehören der Hauptabschlußkörper 6, welcher in einer Bohrung 7 des Gehäuses 1 axial verschiebbar geführt ist, und der Zusatzabschlußkörper 8, der in einer konzentrischen Bohrung 9 des Hauptabschlußkörpers 6 unabhängig von diesem axial verstellbar ist·

Am Hauptabschlußkörper 6 ist am rückwärtigen Ende ein Betätigungskolben 10 vorgesehen, der einen integralen Bestandteil des Haupt abschlußkörp ers bildet. Dieser Betatigungskolben 10 ist in einem Zylinder 11 geführt, wobei sich auf beiden Seiten des Kolbens 10 Druckmittelräume 12, 13 befinden, die in der Offenstellung des Hauptabschlußkörpers 6 mit dem Betriebsmedium gefüllt sind und unter dem Druck dieses Mediums stehen. Für das Auffüllen des Druckmittelraumes 13 ist eine Auffüllbohrung 14 über eine nicht dargestellte Leitung mit dem Ventileintritt 2 verbunden. An den Druckmittelraum 12 ist eine Leitung 15 mit einem Steuerventil 16 angeschlossen, dessen Bedeutung noch erläutert wird.

Der Hauptabschlußkörper 6 weist auf der Rückseite des Kolbens 10 einen durchbohrten zylindrischen Ansatz 17 auf, der in einer Bohrung 18 des Deckels 5 gleitet und die axiale Führung des Haupt abschlußkörp ers 6 unterstützte 9098U/0474

Auf der dem Ventileintritt 2 zugewandten Stirnseite hat der Hauptabschlußkörper 6 ein pilzförmiges Profil, welches am äußeren Rand in die Dichtfläche 20 übergeht, die bei geschlossenem Ventil an der Gehäusedichtfläche 21 anliegt. In dem Profil 19 sind mehrere gleichmäßig verteilte Bohrungen 22, 23 enthalten, deren Achsen im wesentlichen normal zur äußeren Profiloberfläche stehen. Die Bohrungen 22, 23 sind auf konzentrischen Kreisen in bezug auf die Ventilachse angeordnet, wobei die Bohrungen jedes einzelnen Kreises gleiche Abstände voneinander haben. Die inneren Bohrungen 22 haben relativ kleine, die äußeren Bohrungen 23 dagegen größere Durchmesser. Im Zentrum geht das Profil in einen halbkugelförmigen Vorsprung 24-über.

Die Bohrungen 22, 23 münden in einen inneren Strömungskanal 25, der zunächst in Richtung der Ventilachse verläuft und oberhalb der Dichtfläche 26 für den Zusatzabschlußkörper 8 in mehrere radial verlaufende Einzelkanäle übergeht, die durch Bohrungen 26 gebildet sind, die auf dem gesamten Umfang des Hauptabschlußkörpers 6 aufeinanderfolgend angeordnet sind» Der Zusatzabschlußkörper 8 schließt an seinem hinteren Ende nach Art eines Kolbens einen weiteren Druckmittelraum 28 ab, der über einen Kanal 29 mit einer Ausgangsbohrung 30 in Verbindung steht.

An die Ausgangsbohrung 30 ist eine Leitung 3^ angeschlossen, die ein Steuerventil 32 enthält und zu einem Raum niederen Druckes führt.

Die Funktionsweise des Ventils nach Figur 1 ist folgende:

Das Ventil ist in Normalstellung geöffnet. Die beiden Abschlußkörper 6 und 8 nehmen die aus der Zeichnung ersichtlichen Endstellungen ein. Die Druckmittelräume 12, 13 und 28 sind mit dem Betriebsmedium gefüllt und stehen unter dem Druck desselben.

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Zum Schließen, des Hauptabschlußkörpers 6 wird mit Hilfe des Steuerventils 16 der Druokmittelraum 12 entlastet. Durch die am Kolben 10 wirksam werdende Differenzkraft wird der Hauptabschlußkörper 6 in die Schließstellung gedrückt.

Überschreitet der Druck im Ventileintritt 2 einen vorgegebenen Wert, so wird durch das Steuerventil 32 der Druckmittelraum 28 entlastet und durch die entstehende Druckkraftdifferenz der Zusatzabschlußkörper 8 aus der Schließ- in die Offenstellung bewegt. Der Ventileintritt 2 ist dann über die Bohrungen 22, 23 und den inneren Strömungskanal 25, 27 mit dem Ventilaustritt 3 verbunden.

Figur 2 zeigt ein Ventil in einer herkömmlichen Ausführung, bei dem der Zusatzabschlußkörper 33 an der Stirnseite in einen Zapfen 34 übergeht, der in der Schließstellung des Zusatzabschlußkörpers 33 eine einzige, relativ große zentrale Bohrung 35 auf der Stirnseite des Hauptabschlußkörpers 36 ausfüllt, wobei die Stirnfläche des Zapfens JA- die Profilierung des Hauptabschlußkörpers vervollständigt. Bei einer solchen Ausführungsform muß der Hub des ZusatzabSchlußkörpers 33 wenigstens so groß sein, daß in der Offenstellung der innere Strömungskanal durch den Zapfen 34 nicht verengt wird. Dies bedeutet, daß der Hub Mindestens um die axiale länge des Zapfens 34 verlängert werden muß. Die gleiche Verlängerung ist für den Hauptabschlußkörper 36 und für den Gehäusehals notwendig.

Ein Vergleich des Ventils nach Figur 2 mit dem nach der

lieh den längeren Hub d«a inneren Abechlußkörpers und di· daraus resultierend· größere Bauhöhe des Ventils.

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In Figur 2 wurden übereinstimmende Bauteile des Ventils mit den gleichen Bezugszeichen wie in Figur 1 versehen.

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Claims

Radt, Finkener, Ernesti

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Ansprüche

Ventil für Sieherheitszwecke, insbesondere zur Verwendung in der Ausgangsleitung eines Druckbehälters, beispielsweise eines Dampferzeugers oder dergleichen, mit einem Hauptabschlußkörper, der durch ein Strömungsmedium oder auf andere Weise zu betätigen ist, und einem inneren Zusatzabschlußkörper, der in einer konzentrischen Bohrung des Hauptabschlußkörpers geführt und unabhängig verstellbar ist und zur Sperrung bzw. Freigabe eines inneren ßtrömungskanals dient, über den bei geschlossenem Hauptabschlußkörper durch öffnen des Zusatzabschlußkörpers der Ventileintritt mit dem Ventilaustritt verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet , daß der Hauptabschlußkörper (6) auf der dem Ventileintritt (2) zugewandten Stirnseite ein im wesentlichen pilzförmiges Profil (19) hat und daß in diesem Profil (19) mehrere, zur Ventilachse geneigte Bohrungen (22, 23) enthalten sind, die in gleichmäßiger Verteilung um einen mittigen, nicht durchbrochenen kreisrunden Abschnitt herum angeordnet sind und in den inneren Strömungskanal (25) einmünden.
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (22, 23) auf konzentrischen Kreisen angeordnet sind, wobei die Bohrungen (22 bzw. 23) jedes einzelnen Kreises gleiche Abstände voneinander haben.
3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den nittigen kreisrunden Abschnitt benach-

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tiarten Bohrungen (22) relativ kleine, die äußeren Bonrungen (23) dagegen größere Durchmesser haben.
4. Ventil nach einem der Ansprüche 1 "bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Bohrungen (22, 23) normal "bzw. im wesentlichen normal zur Profiloberflache
stehen.

5- Ventil nach einem der Ansprüche 1 "bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil (19) im Zentrum des mittleren kreisrunden Abschnittes einen halbkugelförmigen Vorsprung (24·) aufweist.