-
Schlauchabsperrventil Die Erfindung bezieht sich auf druckmittelbetätigte
Schlauchabsperrventile, insbesondere für Fernbetätigung, deren Absperrschlauch in
der Schließstellung des Schlauchabsperrventils durch den der Außenseite des Absperrschlauches
zugeführten Steuerdruck an einen vorzugsweise stromlinienförmigen Einsatzkörper
angedrückt wird. Der Steuerdruck wird dabei entweder von einer besonderen Steuerdruckquelle
oder von dem Druck im Leitungssystem abgenommen. Es ist bekannt, den Raum an der
Außenseite des Absperrschlauches mit einem Zylinder zu verbinden, in dem zur Erzeugung
des Steuerdrucks zum Andrücken des Absperrschlauches ein Kolben arbeitet, der von
Hand oder auf hydraulischem oder elektromagnetischem Weg betätigbar ist. Ferner
ist ein Schlauchabsperrventil bekannt, bei dem in einer Verbindung zwischen der
Rohrleitung vor dem Ventil und dem Raum an der Außenseite des Absperrschlauches
ein Druckübersetzer mit einem Differentialkolben angeordnet ist, bei dem der an
die kleine Kolbenfläche angrenzende, mit Flüssigkeit gefüllte Raum mit dem Raum
an der Außenseite des Absperrschlauches verbunden ist und der an die große Kolbenfläche
angrenzende Raum als Steuerraum dient, der wahlweise mit der als Steuerdruckquelle
dienenden Rohrleitung vor dem Ventil oder einer Entlastungsleitung verbindbar ist.
-
Bei diesen bekannten druckmittelbetätigten Schlauchabsperrventilen
geht der Absperrschlauch, der aus Gummi oder einem anderen nachgiebigen Werkstoff
bestehen kann, bei Ausfall des Steuerdrucks in Offenstellung. Der Steuerdruck kann
insbesondere dann ausfallen, wenn die den Steuerdruck der Außenseite des Absperrschlauches
zuführende Steuerleitung oder das den Steuerdruck zu- und abschaltende Steuerventil
beschädigt oder leck ist. Das selbsttätige (Offnen eines Ventils ist aber meist,
z. B. bei chemischen Anlagen oder im Rohrleitungssystem von Tankschiffen, unerwünscht
oder sogar schädlich oder gefahrvoll.
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Sahlauchabsperrventil
der obengenannten Gattung zu schaffen, das sich bei Ausfall des Steuerdrucks selbsttätig
schließt.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe hat das Schlauahabsperrventil gemäß der
Erfindung mit dem oben an letzter Stelle genannten bekannten Ventil gemeinsam, daß
in einer Verbindung zwischen der Rohrleitung vor dem Ventil und dem Raum an der
Außenseite des Absperrschlauches ein Druckübersetzer mit einem Differentialkolben
angeordnet ist, bei dem der an die kleine Kolbenfläche angrenzende, mit Flüssigkeit.gefüllte
Raum mit dem Raum an der Außenseite des Absperrschlauches und der an die große Kolbenfläche
angrenzende Raum mit der Rohrleitung vor dem Ventil verbunden ist. Jedoch ist bei
dem erfindungsgemäßen Ventil zum Öffnen und: Schließen des Sahlauchabsperrventils
nicht der an die große Kolbenfläche angrenzende Raum, sondern gemäß der Erfindung
der an die Stufe angrenzende Raum wahlweise mit einer Steuerdruckquelle oder einer
Entlastungsleitung verbindbar: Das Verhältnis der wirksamen Flächen der großen Kolbenfläche
und der kleinen Kolbenfläche des Differentialkolbens wird dabei so gewählt, daß
bei Entlastung der Stufe die auf die große Kolbenfläche wirkende Kraft bzw. die
Differenz der auf die große und die kleine Kolbenfläche wirkenden Kräfte auf jeden
Fall ausreicht, um den Absperrschlauch abdichtend an den Einsatzkörper anzudrücken.
Wenn der Steuerdruck an der Stufe angreift, überwindet er die Kraft, die den Differentialkolben
in die der Schließstellung des Ventils entsprechende Lage drückt sowie gegebenenfalls
die aus einer Vorspannung des Absperrschlauches resultierende Kraft. Dadurch wird
der Differentialkolben in entgegengesetzter Richtung bewegt und das Schlauchabsperrventil
geöffnet. Fällt der Steuerdruck aus, entspricht das einer Entlastung der Stufe,
und das Schlauchabsperrventil geht selbsttätig in Schließstellung.
-
Als Steuerdruck kann man. auch den Druck des in der Rohrleitung vorhandenen
Mediums verwenden. Wenn man unter Berücksichtigung der Nachgiebigkeit des Absperrschlauches
annimmt, daß an der kleinen Kolbenfläche praktisch etwa der Rohrleitungsdruck
herrscht, halten sich die von den Drücken herrührenden Kräfte am Differentialkolben
das Gleichgewicht. Das würde aber bedeuten, daß bei Einschaltung des Steuerdrucks
das Ventil nicht öffnen würde. Für diesen Fall kann nach der Erfindung vorgesehen
sein,
daß an dem Differentialkolben eine zusätzliche Kraft angreift,
die bestrebt ist, ihn in die der offenen Stellung des Absperrschlauches entsprechende
Stellung zu bewegen. Eine derartige Anordnung kann auch sonst von Nutzen sein, wenn
der Steuerdruck nicht mit Sicherheit zum vollständigen Öffnen ausreicht. Als zusätzliche
Kraft kann an dem Differentialkolben eine Feder angreifen, wie es zum Zurückholen
des Differentialkolbens an sich bereits bei dem oben beschriebenen Schlauohabsperrventil
bekannt ist, das in einer Verbindungsleitung zwischen dem Raum vor dem Ventil und
dem Raum an der Außenseite des Absperrschlauches einen Druckübersetzer mit Differentialkolben
aufweist. Vorzugsweise wird die zusätzliche Kraft jedoch dadurch erzeugt, daß ein
Teil der großen Kolbenfläche von dem in der Rohrleitung vor dem Ventil herrschenden
Druck entlastet wird und die verbleibende wirksame Fläche kleiner gewählt wird als
die Summe der wirksamen Flächen der kleinen Kolbenfläche und der Stufe.
-
Die Entlastung eines Teils der großen Kolbenfläche wird nach der Erfindung
vorzugsweise dadurch erreicht, daß eine von der großen Kolbenfläche des Differentialkolbens
wegragende stabförmige Verlängerung aus dem Gehäuse des Druckübersetzers herausgeführt
wird. Die große Kolbenfläche ist dadurch um den Querschnitt der Verlängerung kleiner,
ohne daß sich die Fläche der Stufe geändert hat. Die nach außen geführte Verlängerung
des Differentialkolbens hat außerdem den Vorteil, daß die Stellung des Differentialkolbens
und damit die Stellung des Absperrschlauches von außen erkannt werden kann.
-
Besonders kompakt wird das neue Schlauchabsperrventil, wenn der Differentialkolben
als Ringkolben ausgebildet und konzentrisch zum Absperrschlauch im Ventilgehäuse
angeordnet wird. Für einen symmetrischen Aufbau des Ventilgehäuses und zur Verringerung
der Anzahl unterschiedlicher Formteile ist es dabei vorteilhaft, zwei zur Mitte
des Schlauchabsperrventils spiegelbildlich angeordnete Ringkolben vorzusehen, die
wirkungsmäßig parallel geschaltet sind.
-
Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen
an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.
-
F i g. 1 zeigt einen Längsschnitt durch ein Schlauchabsperrventil
nach der Erfindung; F i g. 2 zeigt einen Längsschnitt durch ein weiteres Schlauchabsperrventil
nach der Erfindung, bei dem das in der Rohrleitung vor dem Ventil vorhandene Medium
als Steuerdruckquelle verwendet wird; F i g. 3 zeigt einen Längsschnitt durch ein
erfindungsgemäßes Schlauchabsperrventil mit einem konzentrisch zum Absperrschlauch
angeordneten Ringkolben und F i g. 4 zeigt eine teilweise längsgeschnittene Seitenansicht
eines anderen erfindungsgemäßen Schlauchabsperrventils mit symmetrischer Anordnung
von zwei Ringkolben.
-
Zum besseren Verständnis sind die gleichen Teile, Räume und Flächen
bei den in den F i g. 1 und 2 gezeigten Schlauchabsperrventilen mit den gleichen
Bezugszeichen bezeichnet.
-
F i g. 1 zeigt in stark schematisierter Darstellung einen Längsschnitt
durch eine sehr allgemeine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schlauchabsperrventils.
Das im ganzen mit 1 bezeichnete Schlauchabsperrventil ist in eine Rohrleitung eingebaut,
die vor dem Ventil mit 2 und nach dem Ventil mit 3 bezeichnet ist. Der mit seinen
Enden bei 4 gehaltene Absperrschlauch 5 kann sich an einen im Ventilgehäuse gehaltenen
Einsatzkörper 6 anlegen, um den Ventilquerschnitt 7 abzusperren. In einer Verbindungsleitung
zwischen der Rohrleitung 2 vor dem Ventil und dem Raum 8 an der Außenseite des Absperrschlauches
5 ist in einem Gehäuse 10a ein Differentialkolben 10 angeordnet. Dabei ist der an
die große Kolbenfläche 11 des Differentialkolbens angrenzende Raum 12 über
eine Verbindung 13 mit der Rohrleitung 2 vor dem Ventil und der an die kleine Kolbenfläche
15 angrenzende Raum 16 über eine Verbindung 17 mit dem Raum 8 an der Außenseite
des Absperrschlauches verbunden. In dem Raum 8 sowie in der Verbindung 17 und dem
an die kleine Kolbenfläche angrenzenden Raum 16 ist ein hydraulisches Medium eingeschlossen.
Der an die Stufe 19 des Differentialkolbens 10 angrenzende Raum
20 ist mit der Steuerleitung 21 verbunden, die über einen Dreiwegehahn
22 wahlweise über eine Verbindungsleitung 25 mit einem zu einer Steuerdruckquelle
führenden Rohrleitungssystem 23 oder mit einer Entlastungsleitung 24 verbunden
ist. Der Differentialkolben 10 sowie die Verbindungen 13 und 17 können beschädigungsgeschützt
im Ventilgehäuse untergebracht sein.
-
Die Arbeitsweise dieses neuen Schlauchabsperrventils ist folgendermaßen:
Verbindet man den an die Stufe angrenzenden und als Steuerraum dienenden Raum 20
durch entsprechende Stellung des in vielen praktischen Anwendungsfällen entweder
entfernt liegenden oder fernbetätigbaren Dreiwegehahns 22 mit der Entlastungsleitung
24, so reicht bei entsprechender Flächenübersetzung der großen gegenüber der kleinen
Kolbenfläche die Differenzkraft der über die Verbindungen 13 und 17 auf den Differentialkolben
wirkenden Druckkräfte aus, um unter Überwindung der Reibung und gegebenenfalls einer
Vorspannung des Absperrschlauches 5 diesen so an den Einsatzkörper 6 abdichtend
anzudrücken, daß der Ventilquerschnitt 7 sicher geschlossen ist. In Offenstellung
geht das Ventil, wenn durch Umschaltung des Dreiwegehahns 22 auf das zur Steuerdruckquelle
führende Rohrleitungssystem 23 dem Steuerraum 16 genug Druck zugeführt wird, um
den Differentialkolben entgegen der Differenzkraft wieder zurückzuschieben, wodurch
der Absperrschlauch 5 vom Einsatzkörper 6 abgezogen wird. Ein Leckwerden von Steuerleitung
21, Dreiwegehahn 22, der Verbindungsleitung 25 und des Rohrleitungssystems 23 oder
auch andere Gründe können zur Folge haben, daß der Steuerdruck ausfällt. Das entspricht
aber einer Entlastung des Steuerraumes 20, bei der das Schlauchabsperrventil nach
der Erfindung dann wie gewünscht selbsttätig in Schließstellung geht.
-
F i g. 2 zeigt ein dem in F i g. 1 beschriebenen Schlauchventil ähnliches
neues Schlauchventil. Es unterscheidet sich von dem vorher beschriebenen Ventil
dadurch, daß der Druck des in der Rohrleitung 2 vor dem Ventil vorhandenen Mediums
auch als Steuerdruck verwendet wird. Bei dieser Ausführungsform ist die den Steuerdruck
dem Dreiwegehahn 22 zuführende Verbindungsleitung 25 über eine Leitung
30 mit der Rohrleitung 2 vor dem Ventil oder einem anderen unter Druck stehenden
Teil des Rohrleitungssystems verbunden. Die Leitung 30 kann auch in die Verbindung
13 oder den Raum 12 münden.
Damit der Steuerdruck
in diesem Fall zum Öffnen und zum Offenhalten des Schlauchabsperrventils 1 ausreicht,
ragt von der großen Kolbenfläche 11 eine stabförmige Verlängerung 32 des Differentialkolbens
10 bei 31 aus dem Gehäuse 10a des Differenti@alkolbens heraus. Dadurch ist die wirksame
Fläche der Stirnfläche 11 verkleinert und teilweise entlastet. Diese stabförmige
Verlängerung 32 des Differentialkolbens bietet den weiteren Vorteil, daß die Stellung
des Differentialkolbens 10 und damit des Absperrschlauches 5 aus der Stellung einer
an der Verlängerung 32 angebrachten Marke 33 gegenüber einer dazugehörigen, nicht
eingezeichneten Skala von außen erkennbar ist. Die Anbringung eines solchen Stellungsanzeigers
32, 33 am Differentialkolben ist daher auch vorteilhaft, wenn eine andere Steuerdruckquelle
als das in der Rohrleitung vor dem Ventil vorhandene Medium verwendet wird.
-
F i g. 3 zeigt einen Längsschnitt einer praktischen Ausführungsform
eines Schlauchabsperrventils nach der Erfindung, bei der der Differentialkolben
als Ringkolben konzentrisch zum Absperrschlauch im Ventilgehäuse angeordnet ist.
-
Das Gehäuse des Schlauchabsperrventils gemäß der F i g. 3 besteht
aus den Teilen 140, 141 und 142. Der Absperrschlauch 105 ist mit seinen Enden zwischen
den einander zugewandten Flächen der Gehäuseteile 140 und 142 sowie 141 und 142
eingeklemmt und kann sich am Einsatzkörper 106 anlegen, der von Säulen 143 im Ventilgehäuse
gehalten ist. Das Ventil kann mittels eines Flansches 144 mit der Rohrleitung vor
dem Ventil und eines Flansches 145 mit der dem Ventil folgenden Rohrleitung verbunden
werden. Die Gehäuseteile 140 und 141 sind durch eine in der Nähe ihres Umfangs angeordnete
Ringdichtung 147 gegeneinander abgedichtet. Der ringförmige Differentialkolben
110 ist in einer einmal abgestuften, zur Achse des Schlauchabsperrventils
konzentrischen Ausnehmung 148 geführt. Der die große Kolbenfläche 111 aufweisende
Stirnabschnitt 149 des Differentialkolbens ist gegenüber einer auf dem Umfang des
Gehäuseteils 142 sitzenden Buchse 152 durch eine Ringdichtung 150 und gegenüber
einer in das Gehäuseteil 141 eingesetzten Buchse 153 durch eine Ringdichtung 151
abgedichtet. Von dem radial innenliegenden Teil zur Rückseite des Stirnabschnitts
149 erstreckt sich der Differentialkolben koaxial mit der Ventilachse als eine etwa
kegelstumpfförmige Wand 155 bis in den kleineren ringförmigen Raum der Ausnehmung
148 und ist dort gegenüber einer in das Gehäuseteil 140 eingesetzten Buchse 156
durch eine weitere Ringdichtung 157 abgedichtet. Der an die kleine wirksame Kolbenfläche
115 angrenzende Raum 116 ist über die Bohrung 117 im Gehäuseteil 142
mit dem Raum 108 an der Außenseite des Absperrschlauches 105 verbunden und mit einem
hydraulischen Medium gefüllt. Der an die große Kolbenfläche 111 angrenzende Raum
112 steht mit dem Inneren der Rohrleitung vor dem Ventil über eine durch den Gehäuseteil
141 geführte Kanalverbindung 158, 159 in Verbindung. Der an die Stufe 119 angrenzende
Ringraum 120 schließlich kann über eine im Gehäuseteil 141 nach außen geführte Bohrung
160 über eine Schraubverbindung 161 mit einer zum nicht eingezeichneten Dreiwegehahn
führende Leitung 121 verbunden werden. Um eine Verwendung des in der Rohrleitung
vorhandenen Mediums als Steuerdruckquelle zu ermöglichen und gleichzeitig als Stellunganzeiger
sind eine oder mehrere stabförmige Verlängerungen 132 aus der großen Kolbenfläche
111 des Differentialkolbens durch die Wand des Gehäuseteils 141 nach außen geführt.
Jede Verlängerung ist durch eine Ringdichtung 163 in der Durchführung durch die
Wand des Gehäuseteils 141 abgedichtet. Am Ende der Verlängerung 132 ist ein Zeiger
133 angebracht, der auf einer Skala 165 die Offen- bzw. Schließstellung des Schlauchabsperrventils
anzeigt.
-
Die Wirkungsweise dieses Ventils entspricht der der in den F i g.
1 und 2 gezeigten Ventile und braucht deshalb nicht noch einmal beschrieben zu werden.
-
F i g. 4 zeigt eine Seitenansicht eines der in F i g. 3 dargestellten
Ausführungsform ähnlichen, aber symmetrisch ausgebildeten Schlauchabsperrventils.
Auf der linken Seite der F i g. 4, die der Einlaßseite des Ventils entspricht, ist
das Ventil in Schließstellung und auf der rechten Seite in Offenstellung gezeigt.
-
Bei dem Schlauchventil gemäß F i g. 4 ist eine ringförmige, zum Absperrschlauch
205 konzentrische und symmetrisch mit Stufen versehene Ausnehmung 248 vorgesehen.
In dieser Ausnehmung 248 sind zwei ringförmige Differentialkolben 210' und 210"
einander entgegengesetzt angeordnet. Die an die der Wirkung nach kleinen Kolbenfläche
215' und 215"
angrenzenden Räume 216' und 216" sind durch Bohrungen
217 und 217" im Gehäuseteil 242 mit dem Raum 208 an der Außenseite
des Absperrschlauches 205 verbunden. Die großen Kolbenflächen 211' und 211" der
beiden Differentialkolben begrenzen einen Raum 212, der durch eine durch das Gehäuse
240 geführte Bohrung 258 mit einem unter Druck stehenden Teil des Rohrleitungssystems
verbindbar ist. Um einen besseren Beschädigungsschutz zu gewähren, kann die Verbindungsleitung
auch innerhalb der Wand des Gehäuses direkt zum Innenraum des Ventils vor dem Absperrschlauch
geführt sein. Infolge der Verwendung zweier Ringkolben bestehen zwei an die Stufen
219' und 219" angrenzende Steuerräume 220' und 220". Diese können
über gesonderte durch die Gehäuseteile 240 und 241 nach außen führende Kanäle 160'
bzw. 160" mit dem nicht gezeigten Dreiwegehahn od. dgl. verbunden werden.