DE1163622B - Changeover valve for low temperature regenerators - Google Patents

Changeover valve for low temperature regenerators

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DE1163622B
DE1163622B DEG31232A DEG0031232A DE1163622B DE 1163622 B DE1163622 B DE 1163622B DE G31232 A DEG31232 A DE G31232A DE G0031232 A DEG0031232 A DE G0031232A DE 1163622 B DE1163622 B DE 1163622B
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DE
Germany
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valve
piston
cones
switching valve
control
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DEG31232A
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German (de)
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Dipl-Ing Rudolf Becker
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Linde GmbH
Original Assignee
Gesellschaft fuer Lindes Eismaschinen AG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K11/00—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves
    • F16K11/02—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit
    • F16K11/04—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only lift valves

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Multiple-Way Valves (AREA)

Description

Umschaltventil für Tieftemperatur-Regeneratoren Die Erfindung betrifft ein Umschaltventil mit zwei gleichachsigen, hydraulisch betätigten Ventilkegeln, das während des Umschaltens alle Anschlüsse gegeneinander absperrt.Reversing valve for cryogenic regenerators The invention relates to a changeover valve with two equiaxed, hydraulically operated valve cones, that blocks all connections from each other during the switchover.

In vielen Fällen, z. B. beim Betrieb von Regeneratoren, wird in einer Schaltperiode eine Verbindung zwischen einer Druckgasleitung und dem Regenerator hergestellt, in einer weiteren Periode wird dieser Regenerator dann mit einer drucklosen Leitung verbunden. Normale Wechselventile sind für diesen Zweck nicht verwendbar, da bei der Bewegung des Ventilkegels jedesmal eine Verbindung zwischen Druckgas und drucklosem Gas geschaffen wird, so daß das Druckgas mit großer Geschwindigkeit in den drucklosen Raum übertritt.In many cases, e.g. B. when operating regenerators, is in a Switching period a connection between a compressed gas line and the regenerator manufactured, in a further period this regenerator is then with a pressureless one Line connected. Normal shuttle valves cannot be used for this purpose, because every time the valve cone moves, there is a connection between the compressed gas and pressureless gas is created, so that the pressurized gas at high speed passes into the pressureless room.

Die Erfindung setzt sich die Aufgabe, ein Ventil der eingangs genannten Art zu schaffen, das wenig Platz braucht.The invention has the object of providing a valve of the type mentioned at the beginning To create a kind that takes up little space.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der eine Ventilkegel über eine massive und der andere über eine erstere konzentrisch umfassende Kolbenstange mit je einem Kolben bzw. Ringkolben in einem gemeinsamen Betätigungszylinder verbunden ist, dessen durch die Kolben getrennte drei Räume mit Anschlüssen für ein Steuerungsmedium versehen sind.This object is achieved in that one valve cone has a massive and the other via a former concentrically encompassing piston rod each connected to a piston or annular piston in a common actuating cylinder is, its three spaces separated by the pistons with connections for a control medium are provided.

Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung des Umschaltventils ergeben sich gegenüber dem Stand der Technik folgende Vorteile: dem die Ventilkegel jedoch vom Niederdruckteil her gesteuert werden und bei dem deshalb die Stopfbüchsen wegfallen.As a result of this design of the switching valve according to the invention The following advantages over the prior art: however, that of the valve cone can be controlled from the low-pressure part and in which the stuffing boxes are therefore omitted.

In den Figuren ist die zum Regenerator führende Leitung mit 1 bezeichnet. Die Zuführungsleitung für Luft vom Druck P ist mit 2, die Abführungsleitung für Stickstoff, der nahezu drucklos ausströmt, mit 3 bezeichnet. Der Ventilkegel, der die Verbindung des Rohres 2 mit dem Rohr 1 öffnet bzw. schließt, ist mit 21, der ihn betätigende Steuerkolben mit 23 und die Kolbenstange, die die Bewegung vom Kolben auf den Ventilkegel vermittelt, mit 22 bezeichnet. Entsprechend ist der Ventilkegel, der die Verbindung der Leitung 3 mit der Leitung 1 herstellt bzw. unterbricht, mit 31, die zugehörige Kolbenstange mit 32 und der Steuerkolben mit 33 bezeichnet.The line leading to the regenerator is denoted by 1 in the figures. The supply line for air at pressure P is denoted by 2, and the discharge line for nitrogen, which flows out almost without pressure, is denoted by 3. The valve cone, which opens or closes the connection between the pipe 2 and the pipe 1, is denoted by 21, the control piston actuating it by 23, and the piston rod, which mediates the movement from the piston to the valve cone, by 22. Correspondingly, the valve cone, which establishes or interrupts the connection between line 3 and line 1 , is designated by 31, the associated piston rod by 32 and the control piston by 33.

Bei der in der F i g. 1 dargestellten Ventileinrichtung liegen die beiden Steuerkolben 23 und 33 in einem einzigen auf der Druckseite befindlichen Steuerzylinder, der durch diese in drei Räume 30, 20,10 unterteilt ist. Die den Steuerkolben 23 mit dem Ventilkegel 21 verbindende Kolbenstange 22 ist hohl, so daß in ihr die Kolbenstange 32 gleiten kann. Der Steuerzylinderraum 10 ist gegen den Gasraum durch Stopfbüchsen 4 abgedichtet. Bei der Betätigung der Steuerzylinder muß durch entsprechende Schalteinrichtungen gewährleistet sein, daß jeweils nur ein Ventil öffnet.In the case of the FIG. 1, the two control pistons 23 and 33 are located in a single control cylinder located on the pressure side, which is divided by these into three spaces 30, 20, 10. The piston rod 22 connecting the control piston 23 to the valve cone 21 is hollow so that the piston rod 32 can slide in it. The control cylinder space 10 is sealed off from the gas space by stuffing boxes 4. When actuating the control cylinder, appropriate switching devices must ensure that only one valve opens at a time.

Die Ventilkegel und die Steuerkolben sind mit Dichtungsflächen 5 versehen. Die Steuerung der Kolben und damit der Ventilkegel geschieht durch die Wahl der Drücke in den Steuerkammern 10, 20 1. Durch Wegfall eines der beiden üblicherweise verwendeten getrennten Steuerzylinders ergibt sich ein erheblich geringerer Materialbedarf für das Umschaltventil.The valve cones and the control pistons are provided with sealing surfaces 5. The control of the piston and thus the valve cone is done by the choice of Pressures in the control chambers 10, 20 1. Usually by omitting one of the two used separate control cylinder results in a significantly lower material requirement for the switching valve.

2. Damit ist ferner ein wesentlich verringerter Platzbedarf und 3. eine verbesserte Zugänglichkeit des Umschaltventils innerhalb eines Apparateisolierraums verbunden.2. This also results in a significantly reduced space requirement and 3. improved accessibility of the switching valve within an apparatus isolation room tied together.

Die beiden Ventilteller eines Umschaltventils durch zwei konzentrisch ineinander angeordnete Schraubspindeln von einer Seite her zu betätigen ist an sich bekannt.The two valve plates of a switching valve by two concentrically Operating screw spindles arranged one inside the other from one side is inherent in itself known.

Die Erfindung wird an Hand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele für Umschaltventile an Regeneratoren einer Luftzerlegungsanlage näher erläutert.The invention is based on the exemplary embodiments shown in the figures for changeover valves on regenerators of an air separation plant.

F i g. 1 zeigt ein Umschaltventil, bei dem die Steuerkolben für zwei Ventile in einem Zylinder untergebracht sind; F i g. 2 zeigt ebenfalls ein Umschaltventil, bei dem die Steuerkolben im selben Zylinder laufen, bei und 30. Bei einem Steuerdruck Po ergibt sich für die einzelnen Funktionen des Ventils folgende Druckverteilung Kammerdrücke Rege- in den Kammern nera- tor- 10 20 I 30 druck 1. Luftventil (21) offen; NZ- Ventil (31) zu; Regenera- tor (1) von Luft durch- strömt ................. Po 0 Po P 2. Luftventil (21) schließt; Regenerator (1) über das i kalte Ende druckentlastet 0 Po Po P N2-Ventil (31) öffnet (Strö- I mung von B zum Regene- rator möglich; Regenera- tor (1) von N2 durchströmt 0 Po '.; 0 0 3. N2-Ventil (31) schließt; Regenerator (1) über das kalte Ende gefüllt ....... 0 0 Po 0 Luftventil (21) öffnet .... Pp 0 Po P Bei der in der F i g. 3 dargestellten Einrichtung befinden sich die beiden Steuerkolben 23 und 33 wieder in einem Steuerzylinder, doch ist dieser auf der Niederdruckseite angebracht. Dadurch können die Stopfbüchsen 4 zwischen dem Raum 10 und dem durch die Leitung 2 zuströmenden Gas gemäß F i g. 1 entfallen, da die Austrittsleitung 3 praktisch drucklos ist. In diesem Falle ergibt sich für die einzelnen Funktionen des Ventils folgende Druckverteilung in den Kammern des Steuerzylinders: Kammerdrücke Rege- in den Kammern nera- tor- 10 20 30 druck 1. Luftventil (21) offen; N2- Ventil (31) zu; Regenera- tor (1) von Luft durch- strömt ................. Po 0 j Po P 2. Luftventil (21) schließt; Regenerator (1) über das kalte Ende entlastet ..... Po Po 0 P 3. N, -Ventil (31) öffnet; Re- generator (1) von N2 durch- strömt ................. 0 Po 0 0 4. N2 Ventil (31) schließt; Regenerator (1) über das kalte Ende gefüllt ....... Po 0 0 0 5. Luftventil (21) öffnet .... Po 0 Po P Da zwischen dem Raum 10 und der Leitung 3 keine Abdichtung vorgesehen ist, könnte bei der unter 2 aufgeführten Ventilstellung ein Teil des im Raum 10 enthaltenen Druckmediums in die Leitung 3 gelangen, wodurch der Druck im Raum 10 vermindert würde. Der im Raum 20 herrschende Druck P hätte dann die Tendenz, den Kolben 33 in Richtung auf den Raum 10 hin zu verschieben und damit den Ventilkegel 31 abzuheben. Auf diesem Ventilkegel liegt jedoch der Regeneratordruck P. Kolbendurchmesser und Steuerdruck Po müssen deshalb so bemessen sein, daß sich das Ventil 31 nicht gegen den Regeneratordruck öffnen kann.F i g. 1 shows a changeover valve in which the control pistons for two valves are accommodated in one cylinder; F i g. 2 also shows a changeover valve in which the control pistons run in the same cylinder, at and 30. At a control pressure Po, the following pressure distribution results for the individual functions of the valve Chamber pressures Reg- in the chambers gate- 10 20 I 30 pressure 1. Air valve (21) open; NZ- Valve (31) closed; Regenerative air through gate (1) flows ................. Po 0 Po P 2. Air valve (21) closes; Regenerator (1) via the i cold end depressurized 0 Po Po P N2 valve (31) opens (Strö- I from B to the regeneration rator possible; Regenerative gate (1) of N2 flows through 0 Po '.; 0 0 3. N2 valve (31) closes; Regenerator (1) via the cold end filled ....... 0 0 Po 0 Air valve (21) opens .... Pp 0 Po P In the case of the FIG. 3, the two control pistons 23 and 33 are again in a control cylinder, but this is attached to the low-pressure side. As a result, the stuffing boxes 4 can be positioned between the space 10 and the gas flowing in through the line 2 according to FIG. 1 are omitted because the outlet line 3 is practically depressurized. In this case, the following pressure distribution results in the chambers of the control cylinder for the individual functions of the valve: Chamber pressures Reg- in the chambers gate- 10 20 30 pressure 1. Air valve (21) open; N2- Valve (31) closed; Regenerative air through gate (1) flows ................. Po 0 j Po P 2. Air valve (21) closes; Regenerator (1) via the cold end relieved ..... Po Po 0 P 3. N, valve (31) opens; Re- generator (1) from N2 through flows ................. 0 Po 0 0 4. N2 valve (31) closes; Regenerator (1) via the cold end filled ....... Po 0 0 0 5. Air valve (21) opens .... Po 0 Po P Since no seal is provided between the space 10 and the line 3, in the valve position listed under 2, part of the pressure medium contained in the space 10 could get into the line 3, whereby the pressure in the space 10 would be reduced. The pressure P prevailing in space 20 would then have the tendency to move piston 33 in the direction of space 10 and thus lift valve cone 31. However, the regenerator pressure P lies on this valve cone. The piston diameter and control pressure Po must therefore be dimensioned in such a way that the valve 31 cannot open against the regenerator pressure.

Die Erfindung ist nicht auf Doppelventile beschränkt. In entsprechender Weise lassen sich auch drei oder mehr Rohrleitungen auf eine Leitung schalten, in dem die weiteren Leitungsrohre so angebracht werden, daß ihre Achsen nicht in der Zeichenebene liegen und ihre Kolbenstangen 32 nicht kollidieren.The invention is not limited to double valves. In appropriate In this way, three or more pipelines can also be connected to one line, in which the other pipes are attached so that their axes are not in the The plane of the drawing lie and their piston rods 32 do not collide.

Claims (4)

Patentansprüche: 1. Umschaltventil mit zwei gleichachsigen, hydraulisch betätigten Ventilkegeln, das während des Umschaltens alle Anschlüsse gegeneinander absperrt, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Ventilkegel über eine massive und der andere über eine erstere konzentrisch umfassende Kolbenstange mit je einem Kolben bzw. Ringkolben (23) in einem gemeinsamen Betätigungszylinder verbunden ist, dessen durch die Kolben getrennte drei Räume (10, 20, 30) mit Anschlüssen für ein Steuerungsmedium versehen sind. Claims: 1. Switching valve with two equiaxed, hydraulic actuated valve cones that switch all connections against each other shut off, characterized in that the one valve cone has a massive and the other via a first concentrically encompassing piston rod with one piston each or annular piston (23) is connected in a common actuating cylinder whose Three spaces (10, 20, 30) separated by the pistons with connections for a control medium are provided. 2. Umschaltventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je zwei Steuerkolben (23, 33) und Ventilkegel (21, 31) auf einander zugewandten Seiten in bei Ventilkegeln an sich bekannter Weise mit Dichtungsringen (5) versehen sind. 2. Switching valve according to claim 1, characterized in that each two control pistons (23, 33) and valve cones (21, 31) on mutually facing sides are provided with sealing rings (5) in a manner known per se for valve cones. 3. Umschaltventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ineinander gleitenden Kolbenstangen (22, 32) beide den Auslaßraum durchsetzen. 3. Switching valve according to claim 1 or 2, characterized in that the piston rods (22, 32) sliding into one another both penetrate the outlet space. 4. Umschaltventil nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet. daß die Ventilkegel auf der im geschlossenen Zustand unter höherem Druck stehenden Seite der Ventilsitze angeordnet sind und sich dabei in an sich bekannter Weise alternativ in der gleichen Richtung öffnen lassen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 206 730, 943 864; französische Patentschriften Nr. 532 512, 918 623; französische Zusatzpatentschrift Nr. 10 283 (Zusatz zum französischen Patent Nr. 385 634).4. Switching valve according to claim 1, 2 or 3, characterized. that the valve cones on the im closed state under higher pressure side of the valve seats arranged are and alternately in the same direction in a manner known per se open. Considered publications: German Patent Specifications No. 206 730, 943 864; French Patent Nos. 532 512, 918 623; french Additional patent specification No. 10 283 (addition to French patent No. 385 634).
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