DE1941820C3

DE1941820C3 - Verschlußvorrichtung für Ventile

Info

Publication number: DE1941820C3
Application number: DE1941820A
Authority: DE
Inventors: Edouard Luxemburg Legille
Original assignee: Anciens Etablissements Paul Wurth SA
Current assignee: Paul Wurth SA
Priority date: 1968-08-19
Filing date: 1969-08-16
Publication date: 1975-09-25
Also published as: LU56736A1; GB1279855A; US3601357A; ES370588A1; FR2015901A1; BE737595A; NL168040C; DE1941820B2; DE1941820A1; JPS4813486B1; NL6912633A; NL168040B

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine hydroeiastische Verschlußvorrichtung für Ventile, insbesondere für Ablaß- oder Überdruckventile an Hochofengichten, bei der der Verschlußkörper des Ventils mit dem Kolben eines hydraulischen Zylinders verbunden ist, der auf beiden Seiten seines Kolbens an mindestens einen hydroelastischen Akkumulator angeschlossen ist. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auch auf eine Ver-Schlußvorrichtung für Einlaßventile und Auslaßventile an den Druckausgleichskammern der Hochofengicht.

Die bekannten Ablaßventile, bei denen sich der Verschlußkörper, d. h. ein Ventilkegel oder ein Ventilteller, ndth außen hin öffnet, werden durch Gegengewichte oder durch Federn geschlossen gehalten, die den Druck des Hochofengases auf den Ventilteller kompensieren und darüber hinaus eine zusätzliche Kraft auf den Ventilteller ausüben und damit für die Dichtigkeit des Verschlusses sorgen. Diese Ventile werden, je nach dem gewählten System, entweder von Hand mittels einer Seilwinde, durch eine elektrohydraulische Schubvorrichtung, durch einen entweder unmittelbar mit einer Kolbenpumpe oder mit einem Satz hydraulischer Akkumulatoren verbundenen hydraulischen Zylinder, durch einen pneumatischen Zylinder, durch andere geeignete Einrichtungen oder durch eine Kombination von zwei oder mehreren der genannten Mittel geöffnet.

Bei den bekannten Ventilen, die mittels Federn geschlossen und mittels mit einem Satz hydroelastischer Akkumulatoren verbundener hydraulischer Zylinder geöffnet werden können, ist ein Mechanismus vorgesehen, mit dem das Öffnen des Ventils durch den Druck des Hochofengases an der Gicht gesteuert wird. Diese Steuerung geschieht über ein System einstellbarer Monostaten (pressostats), die die hydraulischen Zylinder steuern, indem sie die Zufuhr von unter Druck stehendem öl zu diesen in Gang setzen und beenden und so daß Ventil automatisch hydraulisch zu öffnen erlauben, und zwar bei dazwischenliegenden, niedrigeren Drücken als denjenigen Drücken des Gases auf den Ventilteller, mit welchen die Kraft der geeichten Federn überwunden wird. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß im Falle einer Explosion der Gasdruck in der Gicht nicht über den an den Monostaten eingestellten Druck ansteigt Dieses System, das sich bis hinauf zu effektiven Drücken in der Größenordnung von 1.5 kg/cm² als zufriedenstellend erwiesen hat, hat den Vorteil, daß die zu bewegenden Teile im Vergleich zu Ventilen mit Gegengewicht nur eine sehr geringe Trag heit aufweisen und, wie schon erwähnt, außerordentlich schnell bei verkleinerten Drücken öffnen.

Wird der Hochofen bei einem effektiven Gegen druck von 3 oder sogar 5 kg/cm² betrieben, so zeigen sich jedoch auch bei dem besten zur Zeit auf dem Markt erhältlichen System folgende Nachteile:

Vor allem kann die Einregulierung der Federn auf den Arbeitsdruck des Hochofens nur unter gefährlichen Bedingungen an Ort und Stelle auf den Ventilen selbst ausgeführt werden. Sie muß in der Praxis jedesmal wiederholt werden, wenn der Arbeitsdruck des Hochofens sich merklich ändert, damit sichergestellt ist, daß in einem plötzlichen Notfall, wie bei einem Versagen der hydraulischen Einrichtung für das gesteuerte öffnen des Ventils, der Gasdruck in der Gicht nicht, bevor das System öffnen konnte, bis zu einer Höhe ansteigt, bei der die Anlage zu Bruch geht. Außerdem hat es sich als praktisch unmöglich erwiesen. Federn von annehmbaren Abmessungen zu konstruieren, die effektiven Gasdrücken in der Größenordnung von 3 bis 5 kg/cm² das Gleichgewicht halten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verschlußyorrichtung für Ventile, insbesondere Ablaßoder Überdruckventile an Hochofengichten, zu schaffen, die eine einfache Anpassung der Schließkraft an unterschiedliche Drücke von einer entfernten Stelle her erlaubt

Gemäß der Erfindung erfüllt diesen Zweck eine Vorrichtung der eingangs genannten Art, bei der die eine wirksame Kolbenfläche so groß ist und die andere wirksame Kolbenfläche um so viel größer als die erstere ist, daß bei einer Druckbeaufschlagung der ersten Kolbenfläche der Verschlußkörper des Ventils dicht auf seinen Sitz gedrückt wird und bei einer Druckbeaufschlagung beider Kolbenflächen der Verschlußkörper von seinem Sitz abgehoben wird.

In dieser Vorrichtung hängt die Schließkraft von dem Druck des hydroelastischen Druckakkumulators ab, der auf Grund der allgemeinen baulichen Gegebenheiten regelmäßig entfernt von dem Ventil angeordnet ist und dessen Druckregulierung darüber hinaus nicht an Ort und Stelle, sondern von einer Steuerzentrale aus vorgenommen werden muß bzw. kann.

Der Anschluß beider Zylinderseiten an den Druckakkumulator ist bei einer einschlägigen Vorrichtung zwar aus der DT-PS 1 091 055 an sich bekannt. Er dient

dort aber nicht dem Zweck der vorliegenden Erfindung und ist dementsprechend auch nicht mit den übrigen Merkmalen des Erfindungsgegenstands kombiniert

Wie auch bei dem alten System, erfolgt bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung das offnen des Systems durch Druckbeaufschlagung der Kopfseite, d. h„ der der Kolbenstange abgewandten Seite des Zylinderkolbens; das Druckübertragungsmittel stammt von dem gleichen Akkumulatorensatz und steht unter dem gleichen Druck wie das auf der Stangenseite des Zylinderkolbens angewandte Druckübertragungsmittel, das dort auf die freie Oberfläche des Zyfinderkolbens wirkt Das öffnen des Ventils wird also mit einer Kraft ausgeführt, die der Differenz zwischen den wirksamen Oberflächen des Kolbens (Kopfseite minus Stangenseite) entspricht Die Kolbenstange wird deshalb so dimensioniert, daß die Öffnungskraft größer als die Summe der Schließkräfte wird, die sich aus dor hydraulischen Kraft auf der Stangenseite des Zyltnderkolbens, dem Gewicht des Ventiltellers oder -kegeis, dem Gewicht des Hebels und gegebenenfalls der Kraft irgendwelcher Hilfsfedern zusammensetzt. Wird auf der Kopfseite des Kolbens das öl aus dem Zylinder abgelassen, so schließt sich das Ventil durch den hydroelastischen Druck auf der Stangenseite des Kolbens.

Statt einen einzigen Satz hydroelastischer Akkumu latoren zu benutzen, kann man die beiden Seiten des hydraulischen Zylinders auch mit zwei verschiedenen hydroelastischen Akkumulatoren verbinden, uie gleichen oder unterschiedlichen Druck auf die beiden KoI-benseiten ausüben.

Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann ein ähnliches wie das oben beschriebene hydroelastische System bei den Ventilen angewandt werden, die zum Ausgleichen des Drucks zwischen den Gichtglocken eines Hochofens angeordnet sind, d. h. bei den Einlaß- und Auslaßventilen von doppelten Gichtverschlüssen. Bei dieser Anordnung von Gichtglocken arbeiten die derzeit erhältlichen Ventile, die für die genannte Aufgabe am besten brauchbar sind, gleichfalls mit einem Ventilteller oder -kegel, der durch Federn geschlossen und geschlossen gehalten wird und mittels eines mit einem hydroelastischen Akkumulator verbundenen hydraulischen Zylinders nach außen hin geöffnet wird. Die Anwendung des erfindungsgemäßen integralen hydroelastischen Systems ermöglicht auch hier ein Weglassen der Federanordnung sowie ein Arbeiten mit höheren Drücken.

Die Erfindung sei im folgenden an Hand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus denen auch die zahlreichen Vorteile ersichtlich werden.

In den Zeichnungen sind in den verschiedenen Figuren gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

F i g. 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Verschlußvorrichtung für ein Ablaß- oder Überdruckventil einer Hochofengicht;

F i g. 2 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Verschlußvorrichtung für ein Ventil zum Ausgleichen des zwischen den beiden Gichtglocken eines Hochofens herrschenden Drucks.

In F i g. I ist der Ventilkörper des am Gichtgasablaß eines Hochofens anzubringenden Ablaß- oder Überdruckventils mit 1 bezeichnet. Der Ventilkörper 1 ist oben mit einem Dichtsitz 2 versehen, auf dem ein Ventilkegel oder ein Ventilteller 3, der eine nicht gezeichnete Ablenkfläche aufweist, angeordnet ist. Der Ventilteller 3 ist mittels einer Stange 4 an einem Steuerhebel 5 beweglich aufgehängt, der um einen festen Punkt 6 schwenkbar ist An dem Hebel 5 greift an einem Punkt 8 ein hydraulischer Zylinder 7 mit seiner KolOenstange an. Der hydroulische Zylinder 7 ist doppelt beaufschlagbar. Er ist auf seiner Stangenseite und auf seiner Kopfseite mit ein und demselben Satz hydroelastischer Akkumulatoren 9 verbunden.

Der Gasdruck in dei Gicht, der auf den Ventilteller 3 drückt, versuchl diesen nach außen zu bewegen und das geschlossene Ventil aufzudrücken. Um das Ventil geschlossen zu halten und einen dichten Verschluß sicherzustellen, wird die von dem Gas auf den Ventilteller 3 ausgeübte Druckkraft durch eine größere Kraft aufgewogen, die in entgegengesetzter Richtung durch den auf der Stangenseite mit Druck beaufschlagten Zylinder 7 über den Hebel 5 und die Stange 4 auf den Ventil teller 3 ausgeübt wird.

Um das Ventil zu öffnen, wird der Zylinder 7 auf der Kopfseite mit dem gleichen Druck wie auf der Sijiigenseite von den Akkumulatoren 9 her beaufschlagt Infolge der Differenz zwischen den wirksamen Flächen auf den beiden Seiten des Kolbens wird auf der Stangenseite, die die kleinere wirksame Fläche hat, das unter Druck stehende Öl durch iljs unter dem gleichen Druck stehende Öl auf der Kopfseite des Kolbens. die die größere wirksame Fläche hat, hinausgedrückt und fiießt in die Akkumulatoren 9 zurück. Der Kolben steigt und hebt über den Hebel 5 und die Stange 4 den Ventiliellcr 3 an.

Um vlas Ventil /ti schließen, wird die Kopfseite des Zylinders durch ein Drei-Wege-Ventil 11 mit einem Auslaß 10 verbunden. Durch die Kraft des auf der Stan genseite ausgeübten hydroelastischen Drucks sinkt der Kolben ab, und der Ventilteller Ϊ wird über den Hebel 5 und die Stange 4 auf seinen Dichtsitz 2 zurückbewegt und an diesen angepreßt.

Der Umstand, daß der Druck in dem Akkumulatorensystem lediglich mittels eines geeigneten Ventilsystems 12 in einem weiteren Bereich geändert werden kann und daß sich dies in völliger Sicherheit in dem Steuerraum für die Hydraulik bewerkstelligen läßt, bedeutet im Vergleich zu dem an Ort und Stelle einzustellenden, auf der Federanordnung basierenden System im Falle eines plötzlichen öffnens des Ventils einen Vorteil.

Ferner kann eine bei Π schematisch angedeutete, unter der Bezeichnung »power closing« bekannte Einrichtung leicht in das erfindungsgemäße System eingeschlossen werden. Diese Einrichtung würde im Augenblick des Schließvorgangs eine zusätzliche Kraft auf die Dichtung dadurch ausüben, daß eine bei einem etwas höherem Druck als die genannten Akkumulatoren 9 arbeitende hydraulische Kraftquelle über ein geeignetes Ventilsystem zur Wirkung käme.

In ähnlicher Weise kann auch eine Hilfsfeder 14, die auf den normalen Druck des Gases in der Gicht, d. h. 0.2 bis 0.3 kg/cm², eingestellt ist, ohne Schwierigkeiten an dem Ablaßventil vorgesehen werden, um den Ventilteller zu schließen. In ähnlicher Weise kann auch eine Hilfsvorrichtung auf der Basis einer Seilwinde, die bei 15 angedeutet ist, installiert werden, um im Falle einer Störung oder eines Bruchs in dem hydroelastischen System das Ventil öffnen zu können.

Es liegt auf der Hand, daß die beschriebenen Anordnungen vielerlei Arten von Fernsteuerung anzuwenden erlauben, deren Verwendung bei Hochofensteuerungen ständig steigt. Eine Fernsteuerung ist bei 16 angedeutet.

F i g. 2 zeigt ein ähnliches System wie das oben be-

schriebene in Anwendung auf diejenigen Ventile, die zum Ausgleich des zwischen den Gichtglocken eines Hochofens herrschenden Drucks verwendet werden, wobei der Ventilkörper 17 an der zwischen den Gichtglocken befindlichen Schleusenkammer des Hochofens anzuordnen und für den Fall, daß das Ventil als Einlaßventil zu arbeiten hat, mit der Gaszuführung für den Druckausgleich zu verbinden ist. Der Ventilkörper 17 weist an seinem Boden einen Dichtsitz 18 auf, auf dem ein Ventilkegel 19 angeordnet ist.

Der Ventilkegel 19 ist an der dünneren Kolbenslange eines doppelt beaufschlagbaren hydraulischen Zylinders 7 angebracht, dessen Kolben mit zwei Kolbenstangen versehen ist. Gegen die Kolbenstange mit dem größeren Durchmesser stützt sich eine Hilfsfeder 20 ab, die in dem Fall, daß der Hochofen ohne jeden Gegendruck an der Gicht arbeitet, auf den effektiven Gasdruck an der Gicht geeicht ist. Um das Ventil geschlossen zu halten und einen dichten Verschluß zu gewährleisten, wird durch den hydraulischen Zylinder 7 eine entsprechend bemessene Kraft dadurch auf den Ventilkegel 19 ausgeübt, daß die Zylinderseite mit der dickeren Kolbenstange ständig dem hydroelaslischen Druck eines Satzes von Akkumulatoren 9 ausgesetzt ist. Um das Ventil zu öffnen, wird auf der Zylinderseite mit der dünneren Kolbenstange Druckübertragungsmittel aus dem Akkumulatorensatz 9 mit dem gleichen Druck eingelassen, der auf der anderen Zylinderseite herrscht. Infolge der Differenz zwischen den beiden wirksamen Kolbenflächen wird nun das auf der Zylinderseite mit der dickeren Kolbenstange befindliche, unter Druck stehende öl durch das auf der anderen Zylinderseite mit dem gleichen Druck, aber auf eine größere Fläche wirkende öl in die Akkumulatoren 9 zurückgedrückt. Der Kolben steigt und hebt den Ventilkegel 19 an.

ίο Um das geöffnete Ventil wieder zu schließen, wird die Seite des Zylinders 7, an der die dünnere Kolbenstange angeordnet ist, durch das Drei-Wege-Ventil 11 mit dem Auslaß 10 verbunden. Durch den hydroelastischen Druck auf der anderen Zylinderseite senkt sich

nun der Kolben, drückt das öl durch den Auslaß 10 hinaus, schiebt den Ventilkegel 19 wieder zurück auf seinen Dichtsitz 18 und preßt ihn an diesen an.

Dieser Vorgang wird entsprechend dem Arbeitsablauf des Hochofens in dem Rhythmus, der für die dem Druckausgleich zwischen den Gichtglocken dienenden Ventile vorgesehen ist, durch eine automatische Steuerung 16 gesteuert.

Die beschriebene erfindungsgemäße Verschlußvorrichtung ist sowohl für das Einlaßventil als auch für das Auslaßventil des Druckausgleichsystems an einer Hochofengicht anwendbar.

Hierzu t Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

L Hydroeiastische Versenkvorrichtung für Ventile, insbesondere Ablaß- oder Überdruckventile an Hochofengichten, bei der der Verschlußkörper des Ventils mit dem Kolben eines hydraulischen Zylinders verbunden ist, der auf beiden Seiten seines Kolbens an mindestens einen hydroelastischen Akkumulator angeschlossen ist dadurch ge- ίο kennzeichnet, daß die eine wirksame Kolbenfläche so groß ist und die andere wirksame Kolbenfläche um so viel größer als die erstere ist, daß bei einer Druckbeaufschlagung der ersten Kolbenfläche der Verschlußkörper (3: ;9) des Vent^:ls dicht auf seinen Sitz (2; 18) gedrückt wird und bei einer Druckbeaufschlagung beider Kolbenflächen der Verschlußkörper (3,- 19) von seinem Sitz (2; 18) abgehoben wird.
2. Verschlußvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Seiten des Zylinders (7) an den gleichen hydroelastischen Akkumulator (9) derart angeschlossen sind, daß sie mit dem gleichen Druck beaufschlagt werden.
3. Verschlußvorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Seiten des Zylinders (7) an verschiedene hydroeiastische Akkumulatoren derart angeschlossen sind, daß die beiden Seiten mit verschiedenen Drücken beaufschlagt werden.
4. Verschlußvorrichtuiig nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein Ventil-Steuersystem (12) für die Regulierung des Arbeitsdrucks des hydroelastischen Akkumulators (9).
5. Verschlußvorrichtung nach einem der Ansprüehe 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Fernsteuerung (16) für die Druckbeaufsch'agung des Zylinders (7).