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Betätigungseinrichtung für Ventile
Die Erfindung bezieht sich auf eine Betätigungseinrichtung für Ventile, insbesondere Unterwasserventile, mit einer aus einem Gehäuse herausgeführten Betätigungswelle, von der ein aus dem Gehäuse herausragender Abschnitt von einem Rohr umgeben ist. Durch Verdrehung dieser Betätigungswelle kann das Ventil geöffnet bzw. geschlossen werden. Nun sind aber solche Ventile häufig unter schwierigen Umgebungsbedingungen eingesetzt. Beispielsweise werden in letzter Zeit zahlreiche Erdöllagerstätten ausgebeutet, welche vom Meer bedeckt sind. Hiebei wird häufig so vorgegangen, dass die am oberen Ende des Förderstranges angeordneten Einrichtungen am Meeresgrund vorgesehen werden und lediglich eine Förderleitung für das Erdöl entlang des Meeresgrundes zu einer am Ufer gelegenen Speicherstelle hochgeführt wird.
In einem solchen Fall müssen die Ventile zur Regelung des Erdölstromes unter der Meeresoberfläche angeordnet werden, was die Entwicklung spezieller Ventiltypen für diesen Anwendungszweck erforderlich macht. Wird ein solches Ventil häufig betätigt, so wird ein Femsteuersystem vorgesehen, das ebenfalls am Meeresgrund angeordnet wird und von einer ferngelegenen Stelle aus betätigt wird. Hiezu sind zahlreiche kraftbetätigte Antriebe, z. B. hydraulische oder elektrische Antriebe entwickelt worden. Nachteilig ist hiebei, dass sich derartige Antriebe auf die Gesamtkosten der Anlage stark auswirken. Um diese Kosten zu reduzieren, ist es daher
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soll, wenn die Leitung für Reparaturzwecke bzw. im Notfall stillgelegt werden soll.
Für diese relativ seltenen Betriebsfälle genügt es, einen Taucher zu dem am Meeresgrund befindlichen Ventil zu entsenden, welcher das Ventil bedient. Derartige handbetätigte Ventile können auch dort verwendet werden, wo das Ventil nur zeitweise unter Wasser steht, beispielsweise unter Einfluss der Gezeiten.
Hiebei entsteht aber die Schwierigkeit, dass das Ventil einerseits so konstruiert werden muss, dass seine Betätigung mittels der aus dem Gehäuse herausgeführten Betätigungswelle von Hand aus, z. B. durch ein auf die Welle aufgestecktes Handrad od. dgl. möglich ist, anderseits der Zutritt des korrodierenden Umgebungsmediums zu den innen gelegenen Ventilteilen verhindert werden muss, um zu vermeiden, dass diese Bauteile im Laufe der Zeit durch das korrodierende Medium angegriffen und dadurch in ihrer Funktion beeinträchtigt werden. Eine Beschädigung solcher Bauteile durch das Umgebungsmedium könnte auch die Betätigung des Ventiles unmöglich machen.
Die Erfindung setzt sich nun zur Aufgabe, eine Konstruktion zu schaffen, welche den oben beschriebenen Anforderungen genügt. Die Erfindung besteht hiebei im wesentlichen darin, dass das Rohr am Gehäuse dichtend befestigt ist und auch gegenüber der Betätigungswelle abgedichtet ist und dass das aus dem Rohr herausragende Ende der Betätigungswelle von einer Schutzkappe od. dgl. dichtend umschlossen ist. Vorzugsweise ist innerhalb der Schutzkappe od. dgl. eine Schutzflüssigkeit angeordnet.
Bei Nichtbetätigung des Ventiles, also im Normalbetrieb, ist die Betätigungseinrichtung gegenüber dem Umgebungsmedium durch das Rohr sowie die auf dieses dichtend aufgesetzte Schutzkappe völlig gegenüber dem Umgebungsmedium abgeschirmt und es kann daher das Umgebungsmedium keinerlei korrodierenden Einfluss auf die Betätigungseinrichtung ausüben, insbesondere dann, wenn innerhalb der Schutzkappe eine Schutzflüssigkeit, z. B. Fett od. dgl. angeordnet ist, die dem durch etwaige
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Undichtheitsstellen eintretenden Umgebungsmedium den Zutritt zu den weiter innen liegenden Ventilbauteilen versperrt. Wird nun die Schutzkappe abgenommen, um das Ventil z.
B. im Notfall od. dgl. betätigen zu können, so bleibt infolge der Abdichtung der Betätigungswelle gegenüber dem Rohr und infolge der Abdichtung dieses Rohres gegenüber dem Gehäuse immer noch der Zutritt des korrodierenden Umgebungsmediums zu den weiter innen liegenden Bauteilen der Betätigungseinrichtung verwehrt, so dass nach Aufsetzen eines Werkzeuges, z. B. eines Handrades od. dgl. auf das freie Ende der Betätigungswelle der Antrieb der Ventilspindel erfolgen kann, ohne dass die Gefahr besteht, dass das das Ventil umgebende Medium in das Innere des Gehäuses, welches ja ansonsten dicht verschlossen ist, eindringen kann.
Wird das Handrad od. dgl. wieder von der Betätigungswelle abgenommen und die Schutzkappe wieder aufgesetzt, so braucht ihr Innenraum nur vom Umgebungsmedium befreit und gegebenenfalls neuerlich mit Schutzflüssigkeit gefüllt zu werden (wobei gleichzeitig das korrodierende Medium ausgetrieben wird) um neuerlich die Ausgangssituation, in welcher auch das aus dem Gehäuse herausgeführte Ende der Betätigungswelle gegenüber dem Angriff des korrodierenden Mediums geschützt ist, zu erreichen. Es ergibt sich daher eine weitestgehende Abschirmung der empfindlichen Ventilbauteile gegenüber dem das Ventil umgebenden Medium, z. B. Salzwasser, anderseits ist eine unbeabsichtigte bzw. unberechtigte Betätigung des Ventiles unmöglich gemacht bzw. erschwert.
Die zur Erzielung dieser Effekte nötigen Bauteile beschränken sich hiebei auf einfache, in Serienfertigung leicht herstellbare Elemente, welche keine wesentlichen Mehrkosten bedingen. Ferner ist die Montage und Demontage der erfindungsgemässen Betätigungseinrichtung leicht und rasch möglich.
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abgeführt werden kann. Dadurch wird vermieden, dass bei Aufschrauben der mit einer Schutzsubstanz gefüllten Schutzkappe auf das Rohr ein unzulässig hoher Innendruck entsteht.
Weitere Kennzeichen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles des Erfindungsgegenstandes, welches in den Zeichnungen schematisch dargestellt ist. Fig. l zeigt einen Längsschnitt durch ein in erfindungsgemässer Weise ausgebildetes Ventil, während Fig. 2 ein Detail in grösserem Massstab und im Schnitt zeigt. Fig. 3 zeigt das Detail nach Fig. 2, jedoch bei Betrieb mittels eines Handrades. Fig. 4 zeigt ein Detail der Fig. 2 in grösserem Massstab und im Schnitt.
Das Ventil-10- (Fig. l) weist ein Ventilgehäuse-12-mit einer Ventilkammer-14-
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durchsetzen, an einer Rohrleitung--24--befestigt, doch kann auch eine andere Verbindungsart, z. B. eine Gewindeverbindung oder eine Schweissverbindung Verwendung finden. In der Ventilkammer - ist ein mit einer Durchströmöffnung --23-- versehener Schieber --22-- angeordnet, dessen Durchströmöffnung --23-- in der Offenstellung des Ventiles mit den Durchströmkanälen - fluchtet. Der Grundteil --25-- der Schieberplatte sperrt in der Geschlossenstellung des Ventiles die Durchströmkanäle --16--.
Zu beiden Seiten des Schiebers-22-befinden sich in ringförmigen Aussparungen des Ventilgehäuses-12-je ein Ventilsitzkörper --26--, welcher zur Verbesserung des flüssigkeitsdichten Abschlusses zwischen dem Schieber --22-- und dem
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der Haube durchtreten. Die Haube schliesst die Ventilkammer --14-- nach oben ab. Zwischen der Haube und dem Ventilkörper-12-befindet sich ein Dichtungsring-36-, welcher den nötigen flüssigkeitsdichten Abschluss gewährleistet. Am oberen Ende des Schiebers --22-- ist eine Ventilspin del --40-- befestigt, welche sich durch eine Öffnung-42-in der Haube-28hindurch erstreckt.
Am oberen Ende der Haube --28-- ist mittels einer Reihe von Schraubenbolzen --46-- ein Rohr--44--befestigt, wobei die Schraubenbolzen--46--durch Öffnungen
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unter Druck gesetzt werden kann. Dadurch wird das Material der Dichtungspackung, welches von einer viskosen Substanz, z. B. Fett oder Kunststoff gebildet sein kann, unter Druck mittels des Fittings
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gedrückt wird.
Am andern Ende des Rohres --44-- ist ein Träger --60-- befestigt, welcher von der
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abstützt. Das untere Kugellager-68-sützt sich nach unten gegen einen Ringflansch --74-- des Trägers-60-ab. An der platte --70-- ist mittels einer Reihe von Schraubenbolzen --78-- ein Gehäuse --76-- befestigt, welches mit einem das Ende der Ventilspindel --40-- aufnehmenden Rohr --80-- dicht verbunden ist.
Im Gehäuse-76-ist ein Kegelrad --82-- unmittelbar neben der Grundplatte--70- angeordnet, welches mit der Spindelmutter --62-- durch einen Keil --84-- verbunden ist, der in entsprechende Keilnuten des Kegelrades --82-- und der Spindelmutter-62-eingreift. In hülsenartigen Gleitlagern --8-- (Fig.2,3) ist eine Antriebswelle --86-- in einer Bohrung-90des Gehäuses-76-gelagert, welche an ihrem inneren Ende ein Kegelritzel --92-- trägt, welches mit dem Kegelrad --82-- zusammenwirkt und bei seiner Verdrehung das Kegelrad --82-- und damit die Spindelmutter --62-- antreibt.
Das äussere Ende der Welle --86-- ist mit einer Nut - für einen Keil --96-- versehen, welcher eine drehschlüssige Verbindung der Antriebswelle - mit einem Zwischenstück --98-- sichert. In miteinander fluchtenden Bohrungen der Welle --86-- und des Zwischenstückes-98-ist ein Abscherzapfen --100-- angeordnet, welcher eine weitere drehschlüssige Verbindung zwischen der Welle --86-- und dem Zwischenstück--98-- bildet.
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der Umgebung bzw. des das Ventil umgebenden Mediums abschirmt. Beispielsweise können das Ventil und seine Betätigungsvorrichtung im Meer versenkt oder in einem korrodierenden Dampf angeordnet sein oder es können andere aggressive Flüssigkeiten oder Gase aus der Umgebung auf das Ventil einwirken.
Die Schutzeinrichtung verhindert, dass Meerwasser oder ein anderes, das Ventil umgebendes
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Wie die Fig. 2 und 3 zeigen, ist das Gehäuse-76-mit einem fortsatz --104-- versehen, welcher eine zylindrische Oberflächenpartie --106-- aufweist. An dieser Oberflächenpartie --106--liegt ein Rohrstück --108-- eng an, welches am Fortsatz --104-- mittels zumindest einer Stellschraube-110-, deren inneres Ende in eine Vertiefung --109-- der Oberflächenpartie
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--108-- trägt--114--, so dass letzterer unter Druck an der Ringnut --112-- und an der zylindrischen Oberflächenpartei --106-- anliegt, wodurch die Dichtwirkung verbessert wird.
An der Betätigungswelle --86-- ist im Bereiche zwischen deren Enden ein Ring-116mittels einer Stellschraube--118--befestigt. Der Ring --116-- weist an seinem Innenmantel eine Ringnut --120-- auf, in welcher ein Dichtungsring --122-- aus elastomerem Material mit Kreisquerschnitt liegt, der den Ring --116-- gegenüber der Bettigungswelle --86--0 flüssigkeitsdicht abdichtet.
Der Dichtungsring--122--weist ebenso wie der Dichtungsring--114eine Querschnittsstärke auf, welche grösser ist als die Tiefe der Nut--120--, so dass der Dichtungsring --122-- durch die Welle --86-- bzw. die Ringnut --120-- zusammengedrückt
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--108-- abschneidet,Dichtungsringes --126-- ist grösser als die Tiefe der Ringnut-124-, so dass der Dichtungsring --126-- durch die Wände der Ringnut--124--und den Aussenmantel des Ringes--116-- zusammengedrückt wird, was die Dichtwirkung verbessert. Während die Dichtungsringe-114 und
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statische DichtungenRinges-116-.
Fig. 2 zeigt eine Schutzkappe-130--, welche an ihrem einen Ende mit einem Innengewinde
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welche in einem mit vergrössertem Innendurchmesser ausgebildeten Abschnitt der Schutzkappe --130-- angeordnet ist. Der Dichtungsring --132-- wird durch den Aussenmantel des Rohrstückes --108-- und die Wände der Nut --134-- zusammengedrückt und dichtet daher diese Bauteile flüssigkeitsdicht gegeneinander ab.
Die Schutzkappe --13-- ist ferner mit einem Kopf --136-- in
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dgl.- 130-- kann ferner mit einer Bohrung --138-- an ihrem äusseren Ende versehen sein, durch welche eine Stange hindurchgesteckt werden kann, welche ebenfalls zur Erleichterung des Abdrehens
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kann die von der Schautzkappe --130-- gebildete, das Aussenende der Welle --86-- umgebende Kammer --140-- mit einer schweren Schutzflüssigkeit, z. B. Fett, Kunststoff od. dgl. ausgefüllt sein.
Beim Aufsetzen der Schutzkappe --130-- auf das Rohrstück --108-- wird zuerst die Kammer--140--mit der viskosen Schutzsubstanz gefüllt und erst hierauf wird die Schutzkappe --130-- auf das Rohrstück --108-- aufgeschraubt. Durch das Eindringen des Endes der Betätigungswelle --86-- in die Schutzsubstanz wird diese beim Aufschrauben der Schutzkappe
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ein Druckablassfitting--144--abgebaut werden. Das Druckablssfitting --144-- (Fig.4) kann hiebei mit einem Rückschlagventil --146-- ausgebildet sein.
Die Kugel des Rückschlagventiles --146-- wird durch eine Druckfeder --150-- gegen einen Ventilsitz-148-gedrückt und stellt dadurch einen flüssigkeitsdichten Abschluss dar, so dass kein Meerwasser oder andere korrosive Medien in das Innere der Schutzkappe--130--eintreten können. Ein überschüssiger Druck innerhalb der Schutzkappe-130--, welcher z. B. dann auftreten kann, wenn die Schutzkappe --130-- auf das Rohrstwck --108-- aufgeschrautbt wird, kann jedoch durch eine Entlastungsbohrung --152-- im Druckablassfitting --144-- abgebaut werden. Die Bohrung --152-- steht hiebei mit dem das Ventil umgebenden Medium in Verbindung.
Während der Montage der Schutzkappe --130-- auf dem
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--108--,--98-- von der Welle --86-- abgezogen und der Ring --116-- mit seinem in der Nut-120angeordneten Dichtungsring--122--auf die Welle--86--aufgesetzt. Hierauf wird die Stellschraube --118-- angezogen, so dass die Lage des Ringes --116-- auf der Welle-86-
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--116-- gegenüberDichtungsringen--114 bzw. 126--über den Ring--116--geschoben. Hat das Rohrstück --108-- die in den Fig. 2 und 3 dargestellte Lage eingenommen, so wird die Stellschraube --110-in die Nut--109--eingeschraubt, so dass das Rohrstück --108-- fest an der zylindrischen Oberflächenpartie --106-- des Fortsatzes --104-- des Gehäuses --76-- befestigt wird.
Die Dichtungsringe--114 bzw. 126-- liegen in dieser Lage des Rohrestückes --108-- dichtend an der
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--106-- bzw.Handrades --154-- kann in an sich bekannter Weise das von den Kegelrädern-92, 82- gebildete Kegelradgetriebe betätigt und damit die Ventilspindel-40-samt dem Schieber --22-- gehoben bzw. gesenkt werden, wodurch das Ventil geöffnet bzw. geschlossen wird.
Wird die Schutzkappe --108-- abgenommen, so kommen nicht nur das Ende der Betätigungswelle-86-, sondern auch der Ring --116-- sowie das Stirnende des zylindrischen Rohrstückes --108-- mit dem Meerwasser in Berührung. Da jedoch diese Teile noch mit einer Schicht der Schutzsubstanz (Fett od. dgl.) überzogen sind, sind auch bei abgenommener Schutzkappe --130-- diese Teile nicht einer direkten Berührung mit dem Meerwasser ausgesetzt und daher gegen Korrosion geschützt. Die Dichtungsringe--122, 126-- verhindern, dass das Meerwasser in das Gehäuse - der Betätigungsvorrichtung eindringt, so dass auch die Betätigungseinrichtung durch das Salzwasser nicht angegriffen wird.
Schliesslich werden auch die Spalte zwischen der Betätigungswelle - und dem Ring --116-- bzw. zwischen letzterem und dem Rohrstück --108-- durch eingepresste Schutzsubstanz ausgefüllt, so dass das Meerwasser nicht zu diesen Dichtungsringen--122 bzw. 126--dringen kann.
Nach Betätigung des Ventiles wird die Kammer--140--der Schutzkappe--130--wieder mit Schutzsubstanz gefüllt und wieder auf das Rohrstück-108-in der oben beschriebenen Weise aufgeschraubt, wodurch im wesentlichen die gesamte innerhalb der Kammer --140-- befindliche Meerwassermenge von der Schutzsubstanz verdrängt wird. Etwaige Meerwassermengen, welche in der Kammer --140-- in der Schutzsubstanz eingeschlossen sind, verbleiben darin.
Wie ersichtlich, ist die erfindungsgemässe Schutzeinrichtung einfach in ihrer Herstellung und kann leicht und rasch montiert bzw. demontiert werden. Da die Betätigungseinrichtung für das Ventil bei aufgeschraubter Schutzkappe nicht zugänglich ist, kann das Ventil nicht unbeabsichtigt bzw. von Unbefugten ohne Zuhilfenahme eines Schraubenschlüssels bzw. einer Stange und eines Handrades verstellt werden.
Die Erfindung ist nicht auf die Anwendung bei Ventilen beschränkt, welche von Hand aus mittels einer Betätigungsvorrichtung betätigt werden. Die Erfindung ist vielmehr überall dort anwendbar, wo eine verdrehbare Welle bzw. ein verdrehbarer Schaft sich aus einem Gehäuse heraus erstreckt.
Beispielsweise kann die Erfindung auch auf Ventile Anwendung finden, welche ohne Zuhilfenahme einer Betätigungsvorrichtung, im vorliegenden Fall eines Kegelradgetriebes, verstellt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Betätigungseinrichtung für Ventile, insbesondere Unterwasserventile, mit einer aus einem Gehäuse herausgeführten Betätigungswelle, von der ein aus dem Gehäuse herausragender Abschnitt von
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