-
Absperrventil für heiße Gase
-
Die Erfindung betrifft ein Absperrventil für heiße Gase, korrodierende
Gase etc.
-
Derartige Absperrventile werden beispielsweise in die Abgasleitung
von Verbrennungskraftmaschinen eingesetzt, wenn es notwendig ist, den Eintritt von
Wasser oder Gasen von außen bei stillstehender Verbrennungskraftmaschine zu verhindern.
So werden derartige Absperrventile in die Abgasleitung der Antriebsmschinen von
Unterwasserfahrzeugen eingebaut. Die bisher bekannten Absperrventile sind als Klappenventile
ausgebildet, von denen jeweils zwei in Reihen hintereinander eingebaut sein müssen.
Diese Ventile sind nachteilig, da die Klappen mit ihren Ventilsitzen nicht gekühlt
werden können. Im geöffneten Zustand werden sie ständig von. heißen Gasen umspült.
Es besteht die Gefahr von Verformungen und Spannungsrissen, die durch hohe Temperaturschwankungen
hervorgerufen werden können. Das führt
zu Undichtigkeiten in den
Ventilsitzflächen. Außerdem besteht die Gefahr von Rußablagerungen an den Ventilsitzflächen,
die einen einwandfreien Ventilverschluß verhindern. Es ist auch bekannt, aufwendige
und umständlich zu bedienende Ein- bzw.
-
Nachschleifvorrichtungen an den Ventilen anzubringen, mit deren Hilfe
die Dichtflächen vor jedem Schließen bearbeitet werden, um einen einigermaBen ordnungsgemäßen
Zustand zu erreichen. Die gleichen Nachteile besitzen auch Absperrventile, die mit
Ventilkegeln ausgerüstet sind.
-
Es sind weiterhin Absperrventile inform von Klappenventilen bekannt,
die mit Weichstoffdichtungen versehen sind. Diese Dichtung wird bei geöffneter Klappe
durch Einschwenken in eine neben der Abgasleitung angeordnete Zelle mit Kühlwasser
gekühlt. Die Weichstoffdichtung ist jedoch beim Einschwenken in die Schließstellung
den heiBen Gasen ausgesetzt. Dabei kann die Dichtwirkung erheblich beeinträchtigt
werden.
-
Es ist weiterhin bekannt bei derartigen Ventilen mit metallischen
Ventilsitzflächen diese durch Aufspritzen von erheblichen Kühlwassermengen zu kühlen.
Das erfordert nicht nur zusätzliche Einbauteile und Antriebsvorrichtungen, sondern
hat auch den Nachteil, daß das in den Heißgasstrom eingebrachte Kühlwasser teilweise
verdampft und außerdem Sprühnebel bildet. Das Abgasvolumen und der Abgasgegendruck
werden vergrößert. AuBerdem sind bei den zuletzt erörterten Absperrventilen umfangreiche
Steuerungsvorrichtungen notwendig.
-
Die DE-OS 28 17 851 beschreibt ein Absperrventil für heiße Gase oder
der.gl. , bei der das Absperrventil als ein Schieberventil mit6 einein in einem
Ventilgehäuse geführten Hohlkolben ausgebildet ist. Der Ventilgehäuseinnenraum ist
auf der den heißen Gasen abgekehrten hohlen Kolbenseite mit einem Wasser vorrat
verbunden, der ständig mit Wasser gefüllt ist. Das Ventilgehäuse kann weiterhin
auf seiner Außenseite von einem Wassetmantel umgeben sein.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Absperrventil der eingangs
genannten Art zu schaffen, das einfach im Aufbau und in der Herstellung ist und
das keiner besonderen Hilfsvorrichtungen bedarf. Das Bedienen des Absperrventils
soll ohne komplizierte Anleitungen auch von ungeübtem Personal durchführbar sein.
Das Ventil soll weiterhin auch bei einseitig hohen Drücken und auch bei korrodierenden
Medien einwandfrei arbeiten, d. h. einwandfrei zu schließen sein und einen sicheren
Verschluß auf lange Zeit gewährleisten, ohne daß dabei Zerstörungen des Ventils
zu befürchten sind.
-
Die Erfindung besteht in einem Absperrventil der im Hauptanspruch
gekennzeichneten Merkmale. Weitere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Absperrventils
sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Das neue Ventil hat den Vorteil eines einfachen Aufbaues.
-
Das Ventil läßt sich einfach öffnen und schließen, wobei ein dichter
Ventilsitz infolge der Verwendung einer Weichstoffdichtung gesichert ist. Diese
wird nicht bei geöffnetem Ventil zerstört, da die Weichstoffdicflhtungen abseits
vom Durchgang der heißen und korrodierenden Gase liegen. Beim Schließen des Ventils
wird zunächst die eine Dichtung vom Ventilkörper abgehoben und dann durch Verschieben
des Ventilkörpers dieser auch von der anderen Dichtung abgehoben.
-
Nunmehr kann das Ventil mühelos in die Geschlossenstellung geschwenkt
werden, worauf die Bewegungen des beweglichen Ventilkörpers und der einen Dichtung
in umgekehrter Reihenfolge sich anschließen. Die Dichtungen sind nur verhältnismäßig
sehr kurze Zeit den heißen Gasen ausgesetzt. Sie werden jedoch bei einer bevorzugten
Ausführungsform durch das Kühlwasser gekühlt, das aus einer Kühlkammer an den Abdichtungen
vorbei in den Gasstrom treten kann.
-
Weitere Ejnzelheitcn der Erfindung sind anhand des in der Zcihnung
schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert und zwar zeigen: Figur
1 * Ein Ventil in Längsschnitt des Durchlalxfs im geöffneten Zustand, wobei die
Schnittebene durch die Achse A verläuft und in diese Achse um etwa 45O gewinkelt
ist Figur 2 : das gleiche Ventil nach dem Abheben sowohl des unteren als auch des
oberen Dichtungsringes' ebenfalls in einer gewinkelten Schnittebene wie Fig. 1 Figur
3 : das gleiche Ventil in Geschlossenstellung, ebenfalls in einer gewinkelten Schnittebene
wie die vorhergehenden Figuren .
-
Das Ventil ist an die Zugangs leitung 1 für heiße Gase angeschlossen,
mit 2 ist der Gasabgangskrümmer bezeichnet.
-
Zwischen beiden Zu- und Abgangsleitungen 1 und 2 ist das Gehäuse 3
des Ventils angeflanscht, oder in anderer Weise verbunden.
-
Im Ausführungsbeispiel ist der bewegliche Ventilkörper 4 des Ventils
in sphärischer Bauform ausgeführt. Der Ventilkörper 4 ist um die Achse 7 schwenkbar.
Im Bereich dieser Achse sind die beiden Lagerzapfen 8 und 9 gebildet. Der Ventilkörper
4 ist durchbohrt, wobei die Durchbohrung 10 praktisch den gleichen Querschnitt hat,
wie der Querschnitt der Zulaufs- und Abgangsleitung 1 und 2. Der bewegliche Ventilverschlußkörper
kann auch in anderer Weise ausgebildet sein, nur muß er eine Schwenkung um die Achse
7 ermöglichen.
-
Die beiden Achsstummel 8 und 9 sind in den Ringlagern 11 und 12 gelagert,
die am unteren Ende vom Führungsbolzen 13 befestigt sind. Diese liegen innerhalb
von Führungshülsen 14, die an einem Führungsring 15 befestigt sind. Die Führungsbolzen
13 durchsetzen den Führungsring 15 mit Spiel und sind an ihrem unteren Ende mit
Ansätzen 16 versehen, gegen die sich Druckfedern 17
abstützen, die
innerhalb der Führungsbuchsen 14 liegen und sich andererseits gegen den Führungsring
15 abstützen.
-
Derart wird eine nachgiebige Lagerung der Ringlager 11 gebildet.
-
Um den hohlen Ventilkörper 4 drehen zu können, ist der Lagerzapfen
8 drehmomentenschlüssig mit einem nicht gezeichneten Schwenkhebel verbunden. Dazu
ist der Lagerzapfen 8 mit einer Nut 20 versehen, in die ein zylindrisches Kupplungsstück
21 mit einer Feder 22 eingreift. Das Kupplungsstück 21 ist gegenüber der Feder 22
mit einer um 90° zur Feder 22 versetzten Nut 23 versehen, in die die Ventilachse
24 mit einer Feder 25 eingreift. Am freien Ende der Ventilwelle 24 ist der nichtgezeichnete
Schwenkhebel befestigt.
-
Diese Verbindung ist notwendig, da der bewegliche Ventilkörper 4 um
ein bestimmtes Maß in Durchlaufrichtung verschiebbar ist.
-
Zum Verschieben des beweglichen Ventilverschlußkörpers 4 wird der
Führungsring 15 verschoben. Dazu dienen mehrere am Umfang des Gehäuses 3 in bezug
auf die Achse A radial gelagerte Verschiebebolzen 26, die in entsprechenden Bohrungen
des Gehäuses 3 gelagert sind. Die Verschiebebolzen 26 sind auf ihrer vorderen Stirnseite
26a abgeschrägt und bilden dort eine Auflauffläche 27 für eine Kante des Führungsringes
15.
-
Auf der anderen Seite stehen die Verschiebebolzen 26 unter einem hydraulischen
Druck. Dazu ist in dem Gehäuse 3 eine Ringkammer 28 eingelassen, in die die Lagerbohrungen
für die Verschiebebolzen 26 münden. An den Ringraum 28 ist eine Hydraulikleitung
29 angeschlossen. Wenn Druck in die Ringkammer 28 gegeben wird, verschieben sich
die Verschiebebolzen 26 nach innen und heben den Führungsring 15 an. Dieser steht
an seinem Umfang unter dem Druck mehrerer ihn in Richtung des beweglichen Ventilverschlußkörpers
drückender Druckfedern 30.
-
Der Führungsring 15 ist einmal durch einen O-Ring 31 gegen einenKühlraum
32 abgedichtet, in dem die Führungshülsen 14 und Führungsbolzen 13 des beweglichen
Ventilkörpers 4 angeordnet sind. Zum anderen trägt der Führungsring 15 die.
-
ringförmige Dichtung 33 für den oben liegenden Dichtsitz des Ventilkörpers
4. Anstelle der Abdichtung mittels eines O-Ringes kann auch'eine Abdichtung mit
einem Kompensator oder Faltenbalg treten, dessen beiden Enden dicht mit den sich
gegeneinander bewegenden Bauteilen verbunden sind.
-
Der untere Dichtsitz des Ventilkörpers 4 liegt einer Dichtung 34 gegenüber,
die im unteren Teil in dem Gehäuse 3 eingelassen ist.
-
Der vorher beschriebene Raum 32, in dem die Führungshülsen 14 liegen,
ist allseits abgeschlossen und mit einer Kühlwasserzuführung 35 und einer Kühlwasserabführung
36 versehen.
-
In der Wandung dieses Raumes ist eine Stoffbuchse 37 für die Durchführung
des Lagerzapfens 9 eingesetzt.
-
In der Betriebsstellung befindet sich das Ventil in der in Fig. 1
dargestellten Lage. Durch die beiden Dichtungen 33 und 34 sind die Dichtsitze 5,6
des Ventilkörpers 4 gegenüber dem Gehäuse 3 abgedichtet. Das Gas durchströmt den
hohlen Ventilkörper 4 ungehindert. Im Raum zwischen dem Ventilgehäuse 3 und dem
Ventilkörper 4 fließt Kühlwasser und hält die Temperatur aller Einbauteile und des
Ventilgehäuses niedrig. Ein zusätzlicher Kühlmantelumbau oder eine zusätzliche Isolierung
um das Ventilgehäuse zum Schutz gegen Wärmeabstrahlung ist somit nicht erforderlich.
-
Wenn das Ventil geschlossen werden soll, wird die Ringkammer 28 durch
den Hydraulikanschluß 29 mit Druck belastet, sodaß sich nunmehr die Verschiebebolzen
26 in Richtung auf den Führungsring 15 bewegen und diesen entgegen dem Druck der
Federn 30 anheben. Damit wird die Abdichtung 33 des Führungsringes 15 von dem beweglichen
Ventilverschlußkörper 4 abgehoben.
Nunmehr kann aus den Kii1i raum
32 das Wasser in den Gasdurchtritt treten. Dabei wird die obere Dichtung 33 weiterhin
gekühlt, wobei das Wasser zerstäubt. Beim weiteren Vordrücken der Verschiebebolzen
26 werden schließlich die Führungsbolzen 13 und mit ihnen die Ringlager 12 für den
beweglichen Ventilkörper 4 angehoben. Zwischen dem Führungsring 15 und den Ringlagern
11 und 12 ist also eine Schleppverbindung geschaffen, durch die derer bewegliche
Ventilbauteil 4 nach einer bestimmten Verschiebung des Führungsringes 15 ebenfalls
verschoben wird. Dadurch wird der bewegliche Ventil-? verschlußkörper 4 schließlich
von der unteren Dichtung 34 abgehoben, sodaß nunmehr auch Wasser an dieser Stelle
am beweglichen Ventilkörper 4 vorbei in den Gasstrom treten kann.
-
Dabei wird auch die Dichtung 34 gekühlt Den Ventilkörper 4 kann nun
leichtgängig und für die Dichtungen 33,34 verschleiB-frei geschaltet werden. Nach
Druckentlastung der Ringkammer 28 und Rückfluß durch den Hydraulikanschluß 29 werden
der Verschlußring 15 und die Verschlußbolzen 26 durch den Druck der Federn 30 in
die Ausgangsstellung zurückversetzt.
-
Die Dichtungen 33 und 34 können alls Weichstoffdichtungen ausgebildet
sein und beispielsweise aus Elastomeren bestehen.
-
Anstelle mehrerer Verschiebebolzen 26 kann auch ein hydraulisch betätigter
Ringkolben treten, der auf den Führungsring 15 einwirkt.
-
Leerseite