DE1600708C3 - Druckmittelbetätigter schnellschlieBender Absperrschieber für feststoffführende Leitungen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen schnellschließenden Absperrschieber, insbesondere für feststofführende Leitungen, in denen der Feststoff mittels eines gasförmigen Betriebsmittels gefördert wird.

Zum Stand der Technik gehören Schieber mit Leitrohr, bei denen ein verschiebbares Absperrteil in Scheibenform, das in einem mit der Leitung verbundenen Gehäuse geführt ist, eine Durchgangsöffnung für das zu fördernde Gut freigibt. Das Absperrventil wird durch mechanische Mittel, beispielsweise mit einer Schubstange, oder pneumatisch in die Offenoder Schließposition gebracht. In der Offenstellung wird dabei der gesamte Querschnitt der Förderleitung freigegeben, ohne daß Krümmungen oder Stoßkanten den Transport des Feststoffes behindern. Ein solcher Absperrschieber ist beispielsweise in der USA.-Patentschrift 2 476 711 beschrieben.

Auch bei einem bekannten Kugelhahn wird der Durchgang von Feststoff nicht behindert.

Die beiden genannten Einrichtungen weisen den Nachteil auf, daß sie nicht genügend dichten; das heißt, die Absperrung des Fördermittels erfolgt nicht gasdicht, so daß es nach außen dringen kann. Der aus der USA.-Patentschrift 2 476 711 bekannte scheibenförmige Absperrschieber weist zwar zwei bewegliche Dichtplatten auf, die durch Druckbeaufschlagung auf die Dichtsitze gepreßt werden können; um die nötige Beweglichkeit der Dichtplatten sicherzustellen, sind jedoch elastische Verbindungselemente zwischen den Dichtplatten und dem Absperrteil erforderlich, und diese sind sehr störanfällig. Auf manchen Gebieten der Technik, z. B. im Kerareaktorbau, werden aber an die Dichtigkeit und Sicherheit des Systems extreme Anforderungen gestellt, die es nicht erlauben, die genannten Absperrschieber für diese Gebiete zu übernehmen. Ein weiterer Nachteil dieser

ίο Schieber ist darin zu sehen, daß sich die beweglichen Teile, die einer Wartung bedürfen, nur ausbauen lassen, wenn das gesamte Gehäuse von dem Leitungssystem abgetrennt wird.

Aus der schweizerischen Patentschrift 420 759 ist ein weiterer Absperrschieber bekannt, dessen mit einer Schubstange verschiebbarer Verschlußteil aus zwei durch Zugfedern verbundenen Platten besteht, die mit Hilfe von Wälzkörpern und einer Einrastvorrichtung auseinandergespreizt werden können. Die

so eine Platte wird dabei als Ventilteller dichtend auf den Sitz gedrückt. Der auf sie ausgeübte Druck wird aber lediglich von dem einen Wälzkörper übertragen, d. h., es wird nicht die ganze Fläche des Ventiltellers mit Druck beaufschlagt, sondern nur ein sehr geringer Teil von ihr. Zudem befinden sich die auf dem Ventilteller vorgesehenen eigentlichen Dichtelemente nicht in dem Bereich, auf den der Druck ausgeübt wird.

Auch besteht bei dieser Absperreinrichtung die Gefahr, daß sich der Ventilteller gegenüber seinem Dichtsitz etwas verkantet. An die bekannte Einrichtung dürfen also keine extremen Dichtigkeitsanforderungen gestellt werden.

In der USA.-Patentschrift 1 834 870 wird eine Absperreinrichtung mit einer Klappe gezeigt. Dieser Patentschrift ist die Lehre zu entnehmen, den Teil des Ventilgehäuses, der als Sitz für das Absperrventil dient, auf seinem gesamten Umfang mit flexiblen Dichtplatten auszustatten, die durch den Druck einer Flüssigkeit an die Klappe angepreßt werden können. Die Flüssigkeit, die mittels des Ventils abgesperrt werden soll, liefert auch den Druck für die Beaufschlagung der Dichtplatten. Zur völlig sicheren Abdichtung eines unter hohem Druck stehenden gasförmigen Fördermittels ist auch diese Absperreinrichtung nicht geeignet. Es sei auch noch darauf hingewiesen, daß zur Druckentlastung des Raumes zwischen den Dichtplatten und dem Ventilkörper entweder manuell zu betätigende Ventile oder — bei einem automatisch arbeitenden Drosselventil — mit dem Antrieb für den Verschlußteil gekoppelte Ventile vorgesehen sein müssen. Zudem ist eine Wartung der flexiblen Dichtplatten und des Absperrteils nur möglich, wenn das gesamte Ventil von der Leitung abgetrennt wird.

Eine weitere Absperreinrichtung ist aus der USA.-Patentschrift 2 918 935 bekannt. Sie zeigt einen Absperrschieber mit geradem Durchgang und einem zylinderartigen Gehäuse, in dem ein kolbenförmiges Verschlußteil verschiebbar angeordnet ist, dessen beide Stirnseiten mit Druck beaufschlagt werden können. Das Verschlußteil besitzt eine Durchgangsöffnung, die mit dem Durchgang im Gehäuse zur Fluchtung gebracht werden kann, sowie zwei bewegliehe Dichtungsplatten, die durch zwei Federn auseinander und gegen ihre Sitze gepreßt werden.

Ferner wird noch das abzusperrende Druckmittel dazu verwendet, über einen in jeder Dichtungsplatte

beweglich in einem Speicher angeordneten Kolben eine Dichtung aus plastischem Material mit Druck zu beaufschlagen, die sich in die Zu- und Ableitung für das- abzusperrende Medium umgebenden Nuten befindet. Das Dichtmaterial wird den Nuten durch eine Bohrung im Zylindergehäuse von außen zugeführt; von diesen gelangt es in den in den beiden Dichtungsplatten vorgesehenen Speicher.

Dieser Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung zugrunde, wobei sie von einem Absperrschieber ausgeht, der als Verschlußteil einen in einem zylinderartigen Gehäuse verschiebbaren und mit diesem dichtenden Kolben sowie eine Zu- und Ableitung für ein den Kolben antreibendes Druckmittel aufweist und bei dem der Kolben zwei auf die Zu- und Ableitung für z. B. den Feststoff anpreßbare Dichtungselemente sowie eine Durchgangsöffnung besitzt, die zur Fluchtung mit der Leitung gebracht werden kann.

Nach der USA.-Patentschrift 2 918 935 erfolgt das ao Anpressen der Dichtungselemente rein mechanisch, nämlich durch den Druck zweier Federn, was bedeutet, daß der Anpreßdruck auch während der Bewegung des kolbenförmigen Verschlußteils wirksam ist. Dies hat eine höchst unerwünschte Erhöhung der Reibung und damit einen vorzeitigen Verschleiß der Dichtungselemente zur Folge.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, durch eine verbesserte Konstruktion diesem Mangel abzuhelfen und bei guter Dichtigkeit einen längeren wartungsfreien Betrieb des Absperrschiebers zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Dichtungselemente als Dichtkolben ausgebildet und in einer der Durchgangsöffnung parallelen Bohrung des Kolbens angeordnet sind, in der sie bei geöffnetem Absperrschieber durch die Kraft einer Zugfeder außer Berührung mit dem zylinderartigen Gehäuse gehalten werden, daß das Antriebsdruckmittel für den Kolben über eine Drossel Zutritt zu einem zwischen den beiden Dichtkolben befindlichen Raum hat und unter höherem Druck steht als das abzusperrende Druckmittel und daß die Feder und die Drossel so bemessen sind, daß die Dichtkolben erst dann gegen die Zu- und Ableitung gepreßt werden, wenn der Kolben seine Schließlage erreicht hat.

Bei dem Absperrschieber gemäß der Erfindung werden die beweglichen Dichtungselemente nicht durch eine rein mechanisch arbeitende Anpreßvorrichtung betätigt, sondern sie werden pneumatisch in ihre Dichtposition gebracht, wobei die beweglichen Dichtungselemente — die als Kolben ausgebildet sind — mit dem gleichen Antriebsdruckmittel wie der Kolben beaufschlagt werden. Um einem Verschleiß der Dichtkolben vorzubeugen, wurde sodann durch die Anordnung einer Zugfeder und einer Drossel und deren besonderer Dimensionierung dafür Sorge getragen, daß die Dichtungselemente erst dann gegen ihre Sitze gepreßt werden, wenn der Kolben in seiner Schließlage zur Ruhe gekommen ist. Bei allen übrigen Stellungen des Kolbens werden die beweglichen Dichtelemente durch die Feder in einer Lage gehalten, in der sie keinen Kontakt mit dem zylinderartigen Gehäuse haben. Die Feder wirkt hier also als reine Zugfeder, während die Federn gemäß der USA.-Patentschrift als Druckfedern ausgelegt sind.

Die die beiden Dichtkolben verbindende Zugfeder und die in den Raum zwischen ihnen führende Drossel sind so bemessen, daß bei weiterem Druckanstieg in dem zylinderartigen Gehäuse sich über die Drossel ein hinreichender Druck hinter den beiden Dichtkolben aufbaut, der sie gegen die Kraft der Zugfeder gegen die Zu- und Ableitung drückt.

Besonders vorteilhaft ist es, als Antriebsdruckmittel für den Kolben das gleiche Mittel zu verwenden, das zur Förderung des Feststoffes dient. In diesem Falle brauchen an die Kolbendichtungen keine hohen Anforderungen gestellt zu werden, und die Passungen können beliebig groß gewählt werden, so daß der Absperrschieber wartungsfrei arbeitet. Er eignet sich dann besonders für Absperrung von Leitungen, die für den Transport von Kernreaktor-Brennstoffelementen bestimmt sind. Das radioaktiv verseuchte Fördergas kann bei Verwendung des Absperrschiebers gemäß der Erfindung selbst bei dem Auftreten von Funktionsstörungen nicht nach außen gelangen.

Neben der Bedeutung der vorliegenden Erfindung für den Kernreaktorbau ist auch ihre gute Verwendbarkeit im Maschinenbau und in der Verfahrenstechnik hervorzuheben.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Absperrschiebers gemäß der Erfindung schematisch dargestellt, und zwar zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch den Absperrschieber,

Fig.2 einen Schnitt nach der Linie H-II der Fig.l.

Die F i g. 1 läßt ein zylinderartiges Gehäuse 1 erkennen, in das eine Förderleitung 2 für kugelförmige Brennstoffelemente3 einmündet, die sich in einer Abgangsleitung 4 fortsetzt.

Die Leitungen 2 und 4 sind mit dem Gehäuse 1 verschweißt. Der Boden 5 des Gehäuses 1 ist abnehmbar; die Verbindungsstelle zwischen beiden ist durch eine Dichtung 6 abgedichtet. In dem Gehäuse 1 ist ein Kolben 7 angeordnet, der auf seinem Mantel Dichtungen 8 aufweist. Im oberen Teil des Kolbens 7 befindet sich eine Durchgangsöffnung 9 für die Brennstoffkugeln 3, die genau mit den Leitungen 2,4 fluchtet, wenn sich der Kolben 7 in seiner unteren Endstellung befindet. Parallel zu der Durchgangsöffnung 9 und unterhalb von ihr verläuft eine Bohrung 10 durch den Kolben 7, in der zwei gegenläufig bewegbare Dichtkolben 11, 12 angeordnet sind. Sie werden durch eine Zugfeder 13 in der Mittellage gehalten. Der Raum 14 zwischen den beiden Dichtkolben 11, 12 steht über eine Drossel 15 mit dem Innenraum des Gehäuses 1 in Verbindung. In den letztgenannten Raum mündet eine Leitung 16 für ein gasförmiges Antriebsdruckmittel, das identisch ist mit dem Fördermittel für die Brennstoffkugeln 3, jedoch nicht radioaktiv verseucht, so daß es als Sperrgas dienen kann. Von der oberen Stirnwand des Gehäuses 1 zweigt eine Abführungsleitung 17 für das Antriebsdruckmittel ab.

Diese Stirnwand als auch der Boden 5 weisen ein derart in das Behälterinnere vorspringendes Teil 18 auf, daß eine breite ringförmige Nut 19 entsteht, die sich an den Behältermantel anschließt. Die Stirnflächen des Kolbens 7 besitzen je eine Ausdrehung 20, in die die vorspringenden Teile 18 hineinpassen. Diese Ausbildung verfolgt den Zweck, den Kolben 7 bei schnellen Verstellbewegungen vor Beschädigung zu bewahren. Sie stellt also eine pneumatische Endlagendämpfung dar, da das Antriebsdruckmittel in

der ringförmigen Nut 19 zusammengedrückt wird und als Puffer wirkt.

Das Gehäuse 1 weist an den Stellen, wo die Leitungen 2 und 4 für die zu fördernden Brennstoffkugeln 3 in seinen Mantel einmünden, eine Ausdrehung von etwas größerem Durchmesser als der der Leitungen 2,4 auf, so daß eine kreisringförmige Fläche 21 entsteht. Mit dieser Fläche wirken an den Stirnseiten der Dichtkolben 11, 12 befindliche Dichtungen 22 zusammen.

Das Absperren der Förderleitung 2 geschieht auf folgende Weise:

Zunächst wird durch die Leitung 16 der Innenraum des Gehäuses 1 mit dem Antriebsdruckmittel beaufschlagt. Dies hat zur Folge, daß sich der Kolben 7 in seine obere Endlage, d. h. seine Schließlage, begibt, denn die Zugfeder 13 und die Drossel 15 sind so bemessen, daß sich der Druckanstieg in dem Gehäuse 1 vorerst noch nicht auf die Dichtkolben 11, 12 auswirken kann. Dann wird der Druck des Antriebsdruckmittels erhöht, und nun baut sich über die Drossel 15 auch in dem Raum 14 hinter den Dichtkolben 11, 12 ein hinreichender Druck auf und verschiebt die Dichtkolben gegen die Kraft der Zugfeder 13. An den beiden kreisringförmigen Flächen 21 kommen die Dichtkolben 11, 12 mit ihren Dichtungen 22 zur Anlage und dichten somit die Förderleitung ab. Der Druck des Antriebsdruckmittels richtet sich nach dem verwendeten Dichtmaterial.

Eventuelle Undichtigkeiten der Dichtkolben 11,12 gegen die Bohrung 10 spielen bei geschlossenem Ab-Sperrschieber keine Rolle, da die wirksame Dichtfläche in jedem Falle auch wirksame Kolbenfläche ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Schnellschließender Absperrschieber, insbesondere für feststofführende Leitungen, in denen der Feststoff mittels eines gasförmigen Betriebsmittels gefördert wird, wobei der Absperrschieber als Verschlußteil einen in einem zylinderartigen Gehäuse verschiebbaren und mit diesem dichtenden Kolben sowie eine Zu- und Ableitung für ein den Kolben antreibendes Druckmittel aufweist und der Kolben zwei auf die Zu- und Ableitung für z.B. den Feststoff anpreßbare Dichtungselemente sowie eine Durchgangsöffnung besitzt, die zur Fluchtung mit der Leitung gebracht werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungselemente als Dichtkolben (11, 12) ausgebildet und in einer der Durchgangsöffnung (9) parallelen Bohrung (10) des Kolbens (7) angeordnet sind, in der sie bei geöffnetem Absperrschieber durch die Kraft einer Zugfeder (13) außer Berührung mit dem zylinderartigen Gehäuse (1) gehalten werden, daß das Antriebsdruckmittel für den Kolben (7) über eine Drossel (15) Zutritt zu einem zwischen den beiden Dichtkolben (11, 12) befindlichen Raum (14) hat und unter höherem Druck steht als das abzusperrende Druckmittel und daß die Feder (13) und die Drossel (15) so bemessen sind, daß die Dichtkolben (11, 12) erst dann gegen die Zu- und Ableitung (2,4) gepreßt v/erden, wenn der Kolben (7) seine Schließlage erreicht hat.

2. Absperrschieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Betriebsmittel zur Förderung des Feststoffes und als Antriebsdruckmittel für den Kolben (7) das gleiche Gas verwendet wird.