DE102015214829B4

DE102015214829B4 - Ventileinsatz

Info

Publication number: DE102015214829B4
Application number: DE102015214829.7A
Authority: DE
Inventors: Daniel Flemmer; John Patrick Wittmann; Dietmar Kengeter
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2015-08-04
Filing date: 2015-08-04
Publication date: 2018-03-08
Anticipated expiration: 2035-08-05
Also published as: DE102015214829A1

Abstract

Ventileinsatz (2) für ein Fluidstromregelvorrichtung (1), insbesondere Gasstromregelventil, umfassend, – eine Ventileinheit (8) mit einem Regelkörper (3) und einem Führungsteil (7), – eine Hubstange (4) die mittels einer Hubvorrichtung axial bewegwegbar ist, – wobei die Hubstange (4) derart mit dem Regelkörper (3) verbunden ist, dass die Ventileinheit (8) zur Regelung des Fluidstroms, durch einen Kanal (5) der Fluidstromregelvorrichtung, entlang einer Achse (6) zwischen einer Offen- und Schließstellung bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Hubstange (4) und Regelkörper (3) ein Zwischenteil (10) vorgesehen ist, welches einen Führungsabschnitt (11) aufweist, in dem die Hubstange (4) geführt wird, und eine Anlagefläche (12) aufweist, gegenüber der der Regelkörper (3) fixiert ist, wobei ein Fixiermittel (13) derart angeordnet ist, dass dieses im Falle der Selbstlösung nicht in den Kanal (5) gelangen kann, wobei als Fixiermittel eine Zentralschraube (13) vorgesehen ist, die zwei Gewindeabschnitte (14a, b) mit gegenläufigen Gewinden aufweist, wobei der erste Gewindeabschnitt (14a) in die Hubstange (4) einschraubbar ist und der zweite Gewindeabschnitt (14b) in den Regelkörper (3) einschraubbar ist und das Zwischenteil (10) dazwischen angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Ventileinsatz für eine Fluidstromregelvorrichtung, insbesondere einem Gasstromregelventil, wobei der Ventileinsatz derart gestaltet ist, dass dieser zum schnellen Austausch geeignet ist.
Gasstromregelventile werden im Anlagenbau bzw. in Kraftwerken zur Regelung des Gasstromes eingesetzt. An die in Kraftwerken bzw. Gaskraftwerken zum Einsatz kommenden Ventile werden besondere Anforderungen in Bezug auf die Einsatzbereitschaft gestellt. Insbesondere muss sichergestellt sein, dass kein Bauteil des Ventils in den Gasstrom gelangen kann.
In der EP 2 742 265 A1 ist ein allgemein bekanntes Gasstromregelventile offenbart. Es umfasst eine Antriebsvorrichtung, die einerseits mit dem Körper des Ventils und andererseits mit der Ventileinheit gekoppelt ist.
Eine weitere Ausführung ist beispielsweise in der DE 3 101 494 A1 beschrieben. Mittels einer Antriebsvorrichtung kann die Ventileinheit zwischen einer Offenstellung und Schießstellung bewegt werden. Die Ventileinheit umfasst den Regelkörper und ein Führungsteil, die mit der Hubstange gekoppelt sind und in den Führungsringen geführt werden. In der Schießstellung kommen Dichtungssysteme zum Einsatz, sodass in der Schließstellung ein Durchfluss durch den Kanal des Ventils unterbrochen ist. Zur Regelung des Durchflusses weist der Regelkörper einen Durchgangsöffungsbereich auf.
Weiterhin sind dem Fachmann unterschiedliche Möglichkeiten der Koppelung von Hubstange und Ventileinheit bekannt. Es hat sich dennoch gezeigt, dass diese oft sehr einfachen Schraubverbindungen den heutigen Anforderungen nicht mehr gerecht werden. Die Verbindung muss derart ausgeführt sein, dass im Falle einer Selbstlösung keine Teile in den Fluidstrom gelangen können. Weiterhin darf sich der Regelkörper nicht gegenüber der Hubstange verdrehen können.
In der DE 392 112 A und der US 4 766 932 A sind beispielsweise eine derartige Verbindung zwischen Ventilkörper und Hubstange offenbart. Eine der Aufgaben der Erfindung ist es, eine Ventileinheit vorzuschlagen, die eine sichere Verbindung von Hubstange und Regelkörper aufweist und die eine einfache Montage des Ventileinsatzes in den Ventilkörper gewährleistet.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Ventileinsatz gemäß Anspruch 1 und einer Fluidstromregelvorrichtung gemäß Anspruch 7 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und bevorzugte Lösungsvarianten sind in den hiervon abhängigen Unteransprüchen beschrieben.
Es wird ein Ventileinsatz für eine Fluidstromregelvorrichtung, insbesondere für ein Gasstromregelventil, vorgeschlagen, das eine Ventileinheit mit einem Regelkörper und einem Führungsteil umfasst. Weiterhin ist eine Hubstange vorgesehen, die mittels einer Hubvorrichtung axial bewegwegbar ist, wobei die Hubstange derart mit dem Regelkörper verbunden ist, dass die Ventileinheit zur Regelung des Fluidstroms, durch einen Kanal der Fluidstromregelvorrichtung, entlang einer Achse zwischen einer Offen- und Schließstellung bewegbar ist.
Erfindungsgemäß wir vorgeschlagen, dass zwischen Hubstange und Regelkörper ein Zwischenteil vorgesehen ist, welches einen Führungsabschnitt aufweist, in dem die Hubstange geführt wird, und eine Anlagefläche aufweist, gegenüber der der Regelkörper fixiert ist, wobei ein Fixiermittel derart angeordnet ist, dass dieses im Falle der Selbstlösung nicht in den Kanal und damit in den Fluidstrom gelangen kann.
So ist als Fixiermittel eine Zentralschraube vorgesehen, die zwei Gewindeabschnitte mit gegenläufigen Gewinden aufweist, wobei der erste Gewindeabschnitt in die Hubstange einschraubbar ist und der zweite Gewindeabschnitt in den Regelkörper einschraubbar ist, wobei das Zwischenteil zwischen Regelkörper und Hubstange angeordnet ist. Die Zentralschraube ermöglicht eine schnelle und einfache Montage in einem Arbeitsgang.
Vorteilhaft ist es, wenn der Ventilkörper fluidstromseitig eine Öffnung aufweist, durch die die Zentralschraube mittels eines Montagewerkzeuges betätigt werden kann, wobei die Öffnung kleiner ist als der Durchmesser des zweiten Gewindeabschnitts, sodass die Zentralschraube zwar in den Ventilkörper eingeschraubt werden kann aber niemals durch die Öffnung ganz herausgedreht werden kann.
Vorteilhaft ist es, wenn die Zentralschraube einen Kopfabschnitt mit einer Nut aufweist, der durch die Öffnung im Ventilkörper hindurchragen kann und die Öffnungskante derart gestaltet ist, dass diese nach erfolgter Montage in die Nut umgebördelt werden kann, sodass die Zentralschraube gegen weiteres Verdrehen gesichert ist.
Weiterhin kann zur Verdrehsicherung ein Stift vorgesehen sein, der einerseits eine Verdrehung zwischen Hubstange und Zwischenteil und andererseits zwischen Zwischenteil und Ventilkörper verhindert, wobei zur Aufnahme des Stiftes zwischen Hubstange und Zwischenteil jeweils Nuten und im Ventilkörper eine Sacklochbohrung vorgesehen ist.
Das Führungsteil kann vorteilhaft derart gestaltet sein, dass dieses einen Hubstangenraum gegenüber dem Kanal abgrenzt, sodass in der Schließstellung des Ventils kein Fluid von der Einlassseite aus in den Hubstangenraum gelangen kann. Um weiterhin die Stellkräfte des Antriebs zu minimieren, kann eine Druckausgleichsöffnung zwischen dem Regelkörper und dem Führungsteil vorgesehen sein, die den Hubstangenraum mit dem Kanal verbindet. Dadurch wirkt im Hubstangenraum 9 in der Offenstellung des Ventils der Betriebsdruck, wobei in der Schließstellung des Ventils der Druckausgleich gegenüber der Auslassseite des Kanals erfolgt. Die Druckausgleichsöffnung kann auch durch das Zwischenteil führen. Die Ausführung mit Druckausgleichsbohrung bedingt, dass der Hubstangenraum gegenüber der Umwelt abgedichtet ist.
Eine erfindungsgemäße Fluidstromregelvorrichtung mit einem Ventileinsatz entsprechend einer der oben genannten Ausführungen, umfassend einen Körper, aufweisend eine Einlassseite, eine Auslassseite und einen dazwischen liegenden Kanal durch den ein Fluidstrom leitbar ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Ventilsitzring vorgesehen ist. Wobei der Ventilsitz mit dem Körper gekoppelt ist und einen Durchgang definiert, der einen Teilabschnitt des Kanals bildet und in dem der Regelkörper geführt ist. Weiterhin ist ein Führungsring vorgesehen, in dem das Führungsteil geführt ist. Somit sind alle Teile mit Führungsflächen und/oder Dichtflächen sehr einfach auszutauschen.
Weiterhin kann zwischen Ventilsitzring und Führungsring ein Abstandselement angeordnet sein, wobei das Abstandselement ein Stützring mit vorzugsweise zumindest einer Aussparung ist, die einen Teilabschnitt des Kanals bildet.
Um den Stützring und den Führungsring zu fixieren, können diese mittels zumindest eines Federelementes auf den Ventilsitzring gepresst werden, wobei sich das Federelement gegen einen Deckel abstützt, wobei durch die Deckelöffnung der Ventilsitzring, der Ventileinsatz sowie Stützring und Führungsring im Körper montierbar sind. Zur Montage können einmal die Einzelteile nacheinander in dem Körper eingebaut werden oder der vormontierte Ventileinsatz kann als Ganzes in den Körper eingesetzt werden. Anschließend wird der Deckel mit dem zur Abdichtung des Hubstangenraums notwendigen Dichtungen montiert.
Durch diesen einfachen Montageaufbau ist sichergestellt, dass die Fertigungstoleranzen in Bezug auf die Maße in Achsrichtung der Regelkörperbewegung eine untergeordnete Rolle spielen und die Verschraubung von Ventilkörper und Deckel keinen besonderen Anforderungen genügen muss.
Weitere Merkmale der erfindungsgemäßen Synchronisiervorrichtung bzw. der Koppelvorrichtung und weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Skizzen näher erläutert.
In diesen zeigen:
1 ein Gasstromregelventil im Schnitt
2 die Hubstangenverbindung im Detail
1 zeigt ein Gasstromregelventil 1 oder Fluidstromregelvorrichtung im Schnitt. Das Gasstromregelventil besteht im Wesentlichen aus einem Körper 26 in den der Ventileinsatz 2 eingesetzt ist und einem hier nicht komplett dargestellten Deckel 3, durch den nur die Hubstange 4 hindurchragt, sodass diese an eine Antriebsvorrichtung angeschlossen werden kann.
Der Körper 26 hat einen Einlass 23, einen Auslass 24 und einem dazwischen liegenden Kanal 5, durch den der Fluidstrom leitbar ist. Der Durchgang, der einen Teilabschnitt des Kanals 5 bildet, wird von dem Ventilsitzring 25 gebildet. In den Durchgang greift der Regelkörper 3 ein, sodass der Fluidstrom durch den Durchgang geregelt werden kann, wenn die Ventileinheit 8 entlang der Achse 6 zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung bewegt wird.
Der Ventileinsatz 2 umfasst im Wesentlichen die Ventileinheit 8, den Ventilsitzring 25, den Stützring 28 und den Führungsring 27. Durch den einfachen Aufbau können alle Teile des Ventileinsatzes 2 sehr einfach in dem Körper 26 des Gasstromregelventils 1 montiert werden. Ein Federelement 30 sorgt dafür, dass Führungsring 27, Stützring 28 und Ventilsitzring 25 spielfrei im Körper fixiert sind. Zur Abdichtung der Führungsteile 25, 27, 28 gegenüber dem Körper 26 bzw. Deckel 31 sind nur Dichtungen 32 im oberen Bereich des Führungsrings 27 erforderlich.
Die axial bewegbare Ventileinheit 8 umfasst im Wesentlichen den Regelkörper 3, das Führungsteil 7, ein Dichtungssystem sowie die Hubstange 4. Die Hubstange 4 ist derart mit dem Regelkörper 3 verbunden, dass die Ventileinheit 8 zur Regelung des Fluidstroms, durch den Kanal 5 des Gasstromregelventils 2, mittels der hier nicht dargestellten Hubvorrichtung entlang der Achse 6 zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung bewegbar ist. Die Verbindung zur Hubstange 4 erfolgt über eine Zentralschraube 14, wobei zwischen Hubstange 4 und Regelkörper 3 ein Zwischenteil 10 und ein Stift 20, zu Verdrehsicherung, vorgesehen sind.
Der Regelkörper 3 weist ein Bohrbild auf, das derart ausgelegt ist, dass je nach Offenstellung des Ventils der Öffnungsquerschnitt sehr genau geregelt werden kann. Dabei können die Durchgangöffnungen 19 an die gewünschten Stömungsverhältnisse angepasst werden. Sie können beispielsweise eine kreisförmige oder eine sonstige Form aufweisen. Geführt wird der Regelkörper 3 in dem Ventilsitzring 25 und das Führungsteil 7 in dem Führungsring 27.
Das Führungsteil 7 grenzt den Hubstangenraum 9 gegenüber dem Kanal 5 ab, so dass in der Schließstellung kein Fluid bzw. Gas von der Einlassseite 23 in den Hubstangenraum 9 gelangen kann. Entsprechende Dichtungssysteme, in der 1 angedeutet, zwischen Führungsring 27 und Führungsteil 7 sorgen in der Schließstellung für die Abdichtung gegenüber der Einlassseite 23.
Um die Stellkräfte der Antriebsvorrichtung gering zu halten, ist zumindest eine Druckausgleichsöffnung 15 zwischen dem Regelkörper 3 und dem Führungsteil 7 vorgesehen, die den Hubstangenraum 9 mit dem Kanal 5 verbindet. Dadurch wirkt im Hubstangenraum 9 in der Offenstellung der Betriebsdruck, wobei in der Schließstellung des Ventils ein Druckausgleich gegenüber der Auslassseite 24 des Kanals 5 erfolgt. Nicht dargestellt ist die Abdichtung des Hubstangenraums 9 gegenüber der Umwelt im Deckelbereich, die wie auch die anderen in 1 angedeuteten Dichtungen zum Stand der Technik gehört.
Dichtungssysteme, auf die hier nicht näher eingegangen wird, sorgen weiterhin in der Schließstellung für eine Abdichtung der Auslassseite 24 gegenüber der Einlassseite 23 des Kanals und der Abdichtung des Hubstangenraums 9 gegenüber der Einlassseite 23 des Kanals 5.
Die Ventileinheit 8 ist zusammengesetzt aus dem Regelkörper 3, auf den der Dichtungsstützring 29 mit der Dichtung und anschließend das Führungsteil 7 aufgeschraubt werden. Weiterhin ist die Hubstange 4 mit dem Regelkörper 3 verbunden.
Bei dieser Verbindung wird wie in der 2 dargestellt ein Zwischenteil 10 verwendet um eine Verbindung realisieren zu können, mit der sichergestellt ist, dass im Falle der Selbstlösung keine Teile in den Fluidstrom 15 gelangen können.
Dabei ist das Zwischenteil 10 derart aufgebaut, dass es einen Führungsabschnitt 11 aufweist, in dem die Hubstange 4 geführt wird, und eine Anlagefläche 12 aufweist, gegenüber der der Regelkörper 3 fixierbar ist.
In 2 ist das Zwischenteil 10 als Steckbuchse mit einem Sackbohrungsabschnitt ausgeführt, der den Führungsabschnitt 11 für die Hubstange 4 bildet. Durch die Durchgangsbohrung in der Buchse wird eine Zentralschraube 13, mit zwei gegenläufigen Gewindeabschnitten 14a, b, in die Hubstange 4 eingeschraubt.
Im Regelkörper 3 ist ein Gewindesackloch mit einer Öffnung 16 vorgesehen, wobei die Öffnung 16 kleiner ist als der Durchmesser des Gewindes für den zweiten Gewindeabschnitts 14b, sodass die Zentralschraube 13 mittels eines Montagewerkzeuges durch die Öffnung 16 betätigt werden kann.
In der gezeigten Ausführung weist die Zentralschraube 13 einen Kopfabschnitt 17 mit einer Nut 18 auf, der durch die Öffnung 16 im Ventilkörper 4 hindurchragt, wobei die Öffnungskante 19 derart gestaltet ist, dass diese nach erfolgter Montage in die Nut 18 am Kopfabschnitt 17 umgebördelt werden kann. So ist die Zentralschraube gegen verdrehen und herausfallen gesichert.
Idealerweise erfolgt die Montage so, dass die Zentralschraube bei montiertem Zwischenteil erst einmal ein kleines Stück in die Hubstange eingeschraubt wird und anschließend der Regelkörper 3 aufgesetzt und durch anziehen der Zentralschraube 13, durch die Öffnung 16, gegen die Anlagefläche verschraubt wird. Zur Verdrehsicherung ist ein Stift 20 vorgesehen, der einerseits eine Verdrehung zwischen Hubstange 4 und Zwischenteil 10 und andererseits zwischen Zwischenteil 10 und Regelkörper 3 verhindert, wobei zur Aufnahme des Stiftes 20 zwischen Hubstange 4 und Zwischenteil 10 jeweils Nuten 21 und im Regelkörper 3 eine Sacklochbohrung vorgesehen sind.
Bezugszeichenliste

1: Ventileinsatz
2: Fluidstromregelvorrichtung
3: Regelkörper
4: Hubstange
5: Kanal
6: Achse
7: Führungsteil
8: Ventileinheit
9: Hubstangenraum
10: Zwischenteil
11: Führungsabschnitt
12: Anlagefläche
13: Fixiermittel
14a, b: Gewindeabschnitt
15: Druckausgleichsöffnung
16: Öffnung
17: Kopfabschnitt
18: Nut
19: Öffnungskante
20: Stift
21: Nuten
22: Dichtungsbalg
23: Einlassseite
24: Auslassseite
25: Ventilsitzring
26: Körper
27: Führungsring
28: Stützring
29: Dichtungsstützring
30: Federelement
31: Deckel
32: Dichtung

Claims

Ventileinsatz (2) für ein Fluidstromregelvorrichtung (1), insbesondere Gasstromregelventil, umfassend, – eine Ventileinheit (8) mit einem Regelkörper (3) und einem Führungsteil (7), – eine Hubstange (4) die mittels einer Hubvorrichtung axial bewegwegbar ist, – wobei die Hubstange (4) derart mit dem Regelkörper (3) verbunden ist, dass die Ventileinheit (8) zur Regelung des Fluidstroms, durch einen Kanal (5) der Fluidstromregelvorrichtung, entlang einer Achse (6) zwischen einer Offen- und Schließstellung bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Hubstange (4) und Regelkörper (3) ein Zwischenteil (10) vorgesehen ist, welches einen Führungsabschnitt (11) aufweist, in dem die Hubstange (4) geführt wird, und eine Anlagefläche (12) aufweist, gegenüber der der Regelkörper (3) fixiert ist, wobei ein Fixiermittel (13) derart angeordnet ist, dass dieses im Falle der Selbstlösung nicht in den Kanal (5) gelangen kann, wobei als Fixiermittel eine Zentralschraube (13) vorgesehen ist, die zwei Gewindeabschnitte (14a, b) mit gegenläufigen Gewinden aufweist, wobei der erste Gewindeabschnitt (14a) in die Hubstange (4) einschraubbar ist und der zweite Gewindeabschnitt (14b) in den Regelkörper (3) einschraubbar ist und das Zwischenteil (10) dazwischen angeordnet ist.
Ventileinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Regelkörper (3) fluidstromseitig eine Öffnung (16) aufweist, durch die die Zentralschraube (13) mittels eines Montagewerkzeuges betätigt werden kann, wobei die Öffnung (16) kleiner ist als der Durchmesser des zweiten Gewindeabschnitts (14b).
Ventileinsatz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentralschraube (13) einen Kopfabschnitt (17) mit einer Nut (18) aufweist, der durch die Öffnung (16) im Regelkörper (3) hindurchragen kann und die Öffnungskante (19) derart gestaltet ist, dass diese nach erfolgter Montage in die Nut (18) umgebördelt werden kann.
Ventileinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verdrehsicherung ein Stift (20) vorgesehen ist, der einerseits eine Verdrehung zwischen Hubstange (4) und Zwischenteil (10) und andererseits zwischen Zwischenteil (10) und Regelkörper (3) verhindert, wobei zur Aufnahme des Stiftes (20) zwischen Hubstange (4) und Zwischenteil (10) jeweils Nuten (21) und im Regelkörper (3) eine Sacklochbohrung vorgesehen sind.
Ventileinsatz nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsteil (7) einen Hubstangenraum (9) gegenüber dem Kanal (5) abgrenzt und eine Druckausgleichsöffnung (15) zwischen dem Regelkörper (3) und dem Führungsteil (7) vorgesehen ist, die den Hubstangenraum (9) mit dem Kanal (5) verbindet, wobei in der Schließstellung des Ventils der Druckausgleich gegenüber der Auslassseite (24) des Kanals (5) erfolgt.
Fluidstromregelvorrichtung mit einem Ventileinsatz (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 5, umfassend einen Körper (26), aufweisend eine Einlassseite (23), eine Auslassseite (24) und einen dazwischen liegenden Kanal (5), durch den ein Fluidstrom leitbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ventilsitzring (25) vorgesehen ist, der mit dem Körper (26) gekoppelt ist und einen Durchgang definiert, der einen Teilabschnitt des Kanals (5) bildet und in dem der Regelkörper (3) geführt ist und das ein Führungsring (27) vorgesehen ist, in dem das Führungsteil (7) geführt ist.
Fluidstromregelvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Ventilsitzring (25) und Führungsring (27) ein Abstandselement (28) angeordnet ist.
Fluidstromregelvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandselement ein Stützring (28) mit zumindest einer Aussparung (29) ist, die einen Teilabschnitt des Kanals (5) bildet.
Fluidstromregelvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass Stützring (28) und Führungsring (27) mittels eines Federelementes (30) auf den Ventilsitzring (25) gepresst werden, wobei sich das Federelement (30) gegen einen Deckel (31) abstützt, wobei durch die Deckelöffnung der Ventilsitzring (25), der Ventileinsatz (1) sowie Stützring (28) und Führungsring (27) im Körper (26) montierbar sind.