DE2012989A1 - Gaszufuhr-Absperrventil - Google Patents

Description

DIPL..ING. H. LEINWEBER DIPL-ING. H. ZIMMERMANN

3064 8 München 2, Rosentai 7, 2. Aufg!

Τθΐ.-Adr.' Lcinpat München

'· - . Telefon (Stil) 261Mf

^den 18. "März 1970

. Unser Zeichen

THE BHYM DOMIN GOMPAII LIMITED, Chesterfield, England

Gaszufuhr-Absperrventil

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gaszufuhr-Absperrventil.

• Das Gaszufuhr-Absperrventil gemäß der Erfindung hat anen Ventilteil, der in einem Hauptkörper angelenkt ist, einen Sperrmechanismus zum Festhalten des Ventils in einer Ruhestellung mit einem Gestänge, das bei geschlossenem Ventil "über das Zentrum hinaus" beweglich ist, eine Vorrichtung zum Auslösen des Sperrmechanismus zwecks Schließen des Ventils in Abhängigkeit von einem Überdrucksignal, das von einem dem Ventil in Strömungsrichtung nachgeschalteten Meßpunkt her übertragen wird, eine Dichtung, die I zwischen dem Ventil und einem Sitz gebildet wird, wenn sich das Ventil schließt, und die elastisch genug ist, daß nach Bewegen des Gestänges "über das Zentrum hinaus" eine gasdichte Abdichtung erreicht ist. Die Vorrichtung zum Auslösen des Sperrmechanismus enthält vorzugsweise eine Betatigungseinheit mit einer biegsamen Membran, die von einem Meßdruck beaufschlagbar ist. Vorzugsweise ist die Membran auch von einer einstellbaren Feder beaufschlagt,

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die dem Meßdruck entgegen wirkt. Der Sperrmechanismus kann eine Holle aufweisen, die von einem Glied des Gestänges getragen ist und einen Auslösehebel unter der Wirkung der Betätigungseinheit beaufschlagen kann. Vorteilhafterweise ist ein Glied des Gestänges auf eine Spindel aufgebracht, deren eines Ende die Wand des Hauptkörpers durchsetzt, so daß es zum Wiederöffnen des Ventils und Zurückstellen des Sperrmechanismus nach dessen vorherigen Auslösen drehbar ist. Zusätzlich zum Ventil, das sich in Abhängigkeit eines Überdrucksignals schließt, das von einem dem Ventil nachgeschalteten Meßpunkt her übertragen wird, kann eine Vorrichtung vorgesehen sein, die in Abhängigkeit vom Überdruck im Ventil selbst abschaltbar ist. Eine solche Vorrichtung kann ein Ventil enthalten, das sich in Abhängigkeit von einem vorbestimmten Hochdruck im Ventil öffnet, so daß dieser Hochdruck die biegsame Membran beaufschlagt, sowie eine Drosselöffnung in einer Leitung, die mit dem dem Ventil nachgeschalteten Meßpunkt kommuniziert.

V/eitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung. Auf der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise dargestellt und zwar zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Absperrventil gemäß der Erfindung;

Fig. 2 und 3 Teilschnittansichten zweier abgewandelter Ausführungsformen des Absperrventils von Fig. 1;

Fig. 4 eine schematische Ansicht des in eine Gaszuführleitung eingesetzten Ventils, und

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Fig. 5 eine Ansicht gemäß Fig. 4 einer abgewandelten Ausführungsform. '

Fig. 1 zeigt ein Sicherheits-Absperrventil zum Einbau in ein Gaszuführsystem, mit einem Hauptkörper 10 mit einem Zufluß 12 und einem Abfluß 14, die koaxial zueinander angeord-* net sind. Ein Ventilteil 16 ist im Körper um die Achsen von einander gegenüberliegenden Zapfen 18 von (nicht dargestellten) mit Gewinde versehenen Absperrorganen verschwenkbar, die im Körper verschraubt sind. Die Zapfen greifen in die \ gegenüberliegenden Enden.eines Rohres 20 ein, das mit einem Ende eines Arms 22 verschweißt ist. Rohr 20 und Arm 22 bilden zusammen mit den Zapfen 18 eine Anlenkung für das Vent!Iteil

Das Ventilteil 16 hat ein aus Metallblech bestehendes Preßstück 24 mit einer angeformten, ringförmigen Lippe 26. Eine ringförmige Scheibe 28 ist an die nach innen gewölbte Oberfläche des Preßstücks 24 derart angeschweißt, daß ein ringförmiger Baum 30 entsteht, der mit elastischem Werkstoff ausgefüllt ist. Ein Paßring 32 ist im zuströmungsseitigen Endes des Abflusses verschraubt und hat einen ringförmigen Vorsprung 34» der einen Ventilsitz bildet. Der Ventilsitz ■ greift in das elastische Material im Raum 30 des Abflusses ein, so daß bei geschlossenem Ventilteil eine einwandfreie, gasdichte Abdichtung erzielt ist. Eine Spindel 36 mit einem Schraubengewinde legt das Ventilteil am Arm 22 fest und ist an seiner DurGütrittsstelle durcn ein Loch im Arm von zwei eng anliegenden Gummimuffen 38 umgeben, Dadurch ist die Abdichtung bei geschlossenem Ventil noch weiter verbessert, weil das Ventilteil in seiner Stellung auf dem Ventilsitz verstellbar ist. _ 4 _

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Ein Sperrmechanismus dient zum Festellen des Ventilteils in seiner angehobenen Ruhestellung, die in Fig. 1 strichpunktiert gezeichnet ist. Er besteht aus einem Auslösehebel 40, der bei 42 in einer Klammer 44 angelenkt ist, die sich von einer oberen Wand 45 des Hauptkörpers aus nach unten erstreckt. Eine Rolle 46 liegt an einer Nut 50 des Auslösehebels an. Eine Rollentrageinheit umfaßt ein Verbindungsglied 52 des Gestänges, das an seinem einen Ende an zwei Platten 48 befestigt ist. Eine Klammer 54 geht vom Arm 22 aus und ist am anderen Ende des Verbindungsgliedes 52 angelenkt. Ein weiteres Verbindungsglied 56 ist mit einem Ende an der Rollentrageinheit und mit seinem anderen Ende an der Achse einer Welle 58 angelenkt. Eine Feder 60 umgreift die Welle 58 und wirkt der Kraft des Verbindungsgliedes 56 entgegen. Bei Auslösen d.h. Freigabe des Sperrmechanismus schlägt die Feder das Ventilteil in einen geschlossenen Zustand an seineir Sitz und wird dabei durch irgendeine Gasströmung durch das Ventil unterstützt, während sich das Ventilteil an seinen Sitz annähert. Bei diesem Anschlagen bewirkt das Ventilteil, daß das aus den. Verbindungsgliedern 52 und 56 bestehende Gestänge "über das Zentrum hinaus" verschwenkt wird und ein zwischen die Platten 48 eingesetzter Zapfen 62 liegt am Verbindungsglied 56 an und hält die Verbindungsglieder nahezu gestreckt, so daß das Ventilteil fest an seinen Sitz gedruckt wird.

Die Vorrichtungen zum Auslösen des Sperrmechanismus in Abhängigkeit von einem Uberdrucksignal schließen eine allgemein mit 64 bezeichnete Betätigungseinheit ein. Die Betätigungseinheit 64 enthält einen Körperteil 66, der über

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den Hauptkörper 10 hinausragt und eine biegsame Membran 68 aufweist. Ein oberhalb der Membran liegender Raum öfffcet sieh zur Atmosphäre, aber ein Raum zwischen der Membran und der oberen Wand 45 des Hauptkörpers bildet eine Meßdruekkammer 70» deren Druck der Kraft einer Fede^r 72 entgegenwirkt, die sich an einer Einstellschraube 74 und nach unten gegen die Membran abstützt· Ein Stift 76, der mit seinem oberen Ende mit der Membran⁰verbunden ist, ist durch eine Büchse 78 verschiebbar hindurchgeführt und mit seinem unteren Ende mit einem gabelartigen Teil 80 Yerbunden, zwischen dessen Arme eine Rolle 82 eingebracht ist. Die i.rme des gabelartigen Teils übergreifen den Auslösehebel 40 und die Rolle liegt am oberen Rand der Fläche einer Öffnung 84 an, die beträchtlich größer ist als die Rolle. Die Büchse 78 hat eine Ausnehmung für einen 0-Ring 86 aus Gummi, der den Stift 76 umgibt; der 0-Ring ist in seiner Stellung durch eine Kappe 88 festgelegt, die auf dem unteren Ende . der Büchse verschraubt ist.

In Fig. 4 kann mittels einer Impulsleitung 90 ein überdrucksignal an die Betätigungs&inheit 64 Yon:,einem Punkt aus angelegt werden, der in einem gewissen Abstand stromabwärts dem Ventil naohgeso/haltet ist. Wie auf dieser Zeichnung dargestellt, kann derjPunkt einem Druckregler 92 oder' einem anderen Regelorga4 nachgeschaltet sein» Eine Gewindefrohrung% (Fig. 1) durchsetzt die Wand des HauptkÖrpers 10'und mündet in die Meßdruekkammer 70 gwec'ks Anschluß der Impulöleitung 90. , ■

Während des Norma.lbetriebs ist das Ventilteil 16 durch den Sperrmechanismus in seiner Ruhestellung außerhalb des Hauptgasstroms nach oben -geklinkt. Wenn jedoch der Druck in der Meßdruckkammer 70, der dem Druck an dem unterhalb des Ventils liegenden Meßpunkt entspricht, einen bestimmten Höchstwert übersteigt, wird der Sperrmechanismus ^! durch die Betätigungseinheit 64 ausgelöst, so daß das Ventilteil unmittelbar durch die Feder 60 geschlossen wird. Die Kraft der Feder 72 ist durch die Einstellschraube 74 einstellbar, nachdem eine obere Kappe 96 angenommen ist, um somit den Druck zu verändern, bei dem der Sperrmechanismus ausgelöst wird. Wie vorstehende beschrieben, bewegen sich die Verbindungsglieder 52 und 56 "über das Zentrum | hinaus", wenn das Ventil geschlossen ist, Das Ventil kann sich aber wieder öffnen und der Mechanismus wird zurückgestellt, wenn die normalen Betriebsbedingungen wieder erreicht sind, indem Hie Welle 58, wie in Fig. 1 dargestellt, ; entgegen dem Uhrzeigersinn verdreht wird. Zu diesem Zweck hat das Ende der Welle 58, das die Wand des Hauptkörpers i durchsetzt, einen (nicht dargestellten) quadratischen Abschnitt zum Zusammenwirken mit einem (nicht dargestellten) Schlüssel von außen. Bei Schließen des Ventils kann eine j Druckdifferenz von nahezu dem vollen Arbeitsdruck zwi-schen j der Zuströmseite und der Abströmseite des Ventilteils vor- ! handedsein und in diesem Fall könnte eine übermäßig hohe i Kraft erforderlich sein, um den Ventilteil von seinem Sitz ·! abzuheben. Dafür ist ein (nicht dargestelltes) kleines Um- ! _wegventil vorgesehen, das geöffnet werden kann, bis auf den einander gegenüberliegenden Seiten des Ventilteils un- i

gefähr ein Druckausgleich erreicht ist. j

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Gemäß Fig· 2, einer abgewandelten Ausführungsform· * f Erfindung, ist der Stift 76 durch einen sehr dünnen

.Stab 98 ersetzt, dessen oberes Ende eine knopfartige ·

Unterlagscheibe 100 aus elastischem Material" trägt, die [

zwischen der Membranunterseite und einer Düse 102 in ;

Form einer Mündung .eine Dichtung am oberen Ende der ,

Büchse 78 bildet· Das Ventil wirkt im wesentlichen auf !

.gleiche Weise wie oben beschrieben. Die Zuverlässigkeit i

des Ventils, nachdem es vielleicht jahrelang in Betrieb ;

war, ohne daß die Gaszuführung abgeschaltet wurde, ist ■

jedoch durch den Fortfall der 0-Ringdichtung 86 verbes- ' f

sert, die trotz Schmierung ankleben kann. ι

Eine andere Möglichkeit, um die 0-Ringdichtung j wegzulassen, ist in Fig. 3 dargestellt. In dieser Ausführungsform ist der Stift 76 durch einen dünnen Zugdraht 104 ersetzt, der an seinem oberen Ende mit der biegsamen . Membran und an seinem unteren Ende mit einem Halteblock 106 verbunden ist, der von einem biegsamen Metallstreifen 108 getragen ist, der unten an einem Ende eines Ansatzes 110 im Hauptkörper befestigt ist. Halteblock 106 und biegsamer Metallstreifen 108 bilden zusammen einen Auslösehe- | bei, der den angelenkten Auslösehebel 40 ersetzt. Dadurch ist eine'weitere etwaige Gefahrenquelle für ein Ankleben nach jahrelangem Betrieb ausgeschaltet· Auch in diesem Fall ist eine knopfartige Unterlagscheibe 100 verwendet, die mit dem oberen Ende der Büchse 78 in Berührung steht. Zusätzlich ist eine elastische Unterlagscheibe 112 vorgesehen, die den Zugdraht 104 umgibt und mit der Unterseite der Büchse 78 aufgrund einer leichten Druckfeder 114 in Berührung steht, die gegen den Halteblock 106 drückt.

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Ein wesentliches Merkmal dieser Anordnung besteht darin, daß der Zugdraht 104 geringfügig von einer Seite zur ; anderen beweglich ist, ohne daß die verwendeten Dichtungen ^]

beeinträchtigt werden.

In einer weiteren (nicht dargestellten) Ausführungs- ι form ist die Anordnung hinsichtlich des Drucks ausgeglichen. Dadurch wird durch den Querschnittsbereich jenachdem des Stiftes 76, des Stabes 98 oder des Drahtes 104 die Mem- ! bran nicht mit einer Kraft beaufschlagt, die proportional ', zum Gasdruck im Hauptkörper ist, obgleich diese unausgeglichene Kraft natürlich sehr klein gehalten werden kann, indem der Stift, der Stab oder der Draht einen sehr kleinen . Querschnitt erhält. Bei der weiteren Ausführungsform ist ■ ein schmaler Druckzylinder im Innern des Körperteils 66 zweckmäßigerweise als ein Teil der Einstellschraube 74 ; gebildet, und der Stift, der Stab oder der Draht ist nach oben bis in diesen Druckzylinder verlängert, so daß der Druck des Gases, das vom Innern des Hauptkörpers abgeleitet wird und das Innere dieses Zylinders beaufschlagt, die vorher unausgeglichene Kraft gerade eben ausgleicht.

Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der der Sperrmechanismus durch die Betätigunseinheit 64 in ^; Abhängigkeit von einem überaus hohen Einlaßdruck ausgelöst wird. In diesem Fall ist ein von einer Feder geschlossenes Ventil 116 vorgesehen, das sich in Abhängigkeit von einem vorausbestimmten Druck im Abfluß 14 öffnet. Bei Öffnen dieses Ventils kann das unter Druck stehende Gas durch eine Leitung 118 fließen, die mit der Impulsleitung 90 kommuniziert.

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In der Impulsleitung ist auf der Abströmseite des lunktes, an-dem die Leitung 118 eingeschaltet ist, eine Drosselöffniing 120 vorgesehen, so daß sich, wenn unter/Druck stehendes Gas durGh die Leitung 118 fließt, schnell ein Gasdruck im Innern der Käinmer 7Ö aufbaut, wodurch der Absperrmeohanismus ausgelöst wird« Die Drosöelöffnung beeinträchtigt na türlieh den normalen,: sehr geringfügigen Gasfluß durch die Impulsleitung 90 in die und von der Meßdruckkammer 70.nicht, und der: Gasdruck im Innern der Kammer kann dem Druck an dem etwas unterhalb des fentils liegenden Meßpunkt gleichgehalten |

Auf diese Weise ist ein Sicherheits-Absperrventil geschaffen, das selbst nach jahrelangem Betrieb unter Normalbedingungen einwandfrei arbeitet und in Abhängigkeit von vorbestimmten Hochdruckbedingungen sicher abschältet. In diesem Zusammenhang ist zu beachten, das nachdem sich das Gestänge "über das Zentrum hinaus" bewegt hat, eine gasdichte Abdichtung von einer vernachlässigbaren Druckdifferenz bis "zu einem vollen Arbeitsdruck erhalten ist, ohne daß die Dichtung oder eine zusätzliche Dichtung geschmiert werden muß. Weiterhin j ist durch die Anordnung, bei Normalbetrieb, ein vollständiges Öffnen der Bohrung für den Gasdurchfluß erhalten, und die

;^;:Siöheiheitsei:genseiiaften des erfindungsgemäßen fentils sind einwättdfre;i. Wem beispielsweise die Feder _;6O-bricht,: kann ^;da^!s: fentilteilrdurch seineι Schwerkraft,_: unterstützt von .

r- der- durch das iVjßntll hindurcjhflielenden. Gasströmung, aus sei- " ^^rngif angehobenen Buhe st ellung -in: seine untere Schließ stellung herabfW.äm 'BeiiBriiiih der ieder ^rwi^-der .Spe^rmefchanismus ausgelöst und der Ausfall des Ventils liegt auf der sicheren Seite. . / . _

Es sind noch· andere Abwandlungen möglich. So kann das Ventilteil beispielsweise auf ganz andere Weise montiert sein und der Mechanismus zum Bewegen über das Zentrum und der Sperrmechanismus können ebenfalls anders ausgebildet sein. Auch das Ventilteil selbst kann anders konstruiert sein; es soll möglichst leicht sein, jedoch natürlich den Anforderungen an die Festigkeit entsprechen. Die beschriebene und auf der Zeichnung dargestellte Bauweise entspricht diesen Bedingungen, ™ es sind jedoch noch andere ebenfalls wirksame Ausfüh-

rungsformen möglich.

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Claims (7)

1. Patentansprüche:

   {Λ.J Gaszufuhr-Absperrventil mit einem in einem Hauptkörper angelenkten Ventilteil, einem Ventilsitz zum Aufnehmen des Ventilteils zwecks Schließen des Ventils, und einem Sperrmechanismus zum Festlegen des Ventilteils in seiner Ruhestellung, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperrmechanismus ein Gestänge (52, 56) nat, das beim Schließen des Ventils über ein Gelenkzentrum beweglich ist, ferner eine Vorrichtung (60) zum Schließen des Ventils in Abhängigkeit von einem Uberdrucksignal, das von einem in Strömungsrichtung dem Ventil nachgeschalteten Meßpunkt (90) her übertragbar ist, und daß eine bei geschlossenem Ventil zwischen dem Ventilteil (16) und dem Ventilsitz (34)' liegende Dichtung (26) ausreichend elastisch ist, daß auch nach Bewegen des Gestänges (52, %) über das Zentrum hinaus eine gasdichte Abdichtung vorhanden ist.
2. 2. Absperrventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Schließen des Ventils in Abhängigkeit von einem Überdrucksignal eine Betätigungseinheit (64) mit einer elastischen Membran (68) aufweist, die von einem Meßdruck beaufschlagbar ist.
3. 3. Absperrventil nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine einstellbare Feder (72) zum Beaufschlagen der Membran -(68) entgegengesetzt zum Keßdruck.

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4. 4. Absperrventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperrmechanismus eine von einem (48) der Glieder des Gestänges (48, 52, 56) getragene Rolle (46) aufweist, die gegen einen von der Betätigungseinheit (64) gesteuerten Auslösehebel (40) anliegt.
5. 5. Absperrventil nach einem der Ansprüche 1 bis

   4, dadurch gekennzeichnet, daß eines (56) der Glieder des Gestänges auf eine Welle (58) montiert ist, deren eines Ende die Wand des Hauptkörpers (10) durchsetzt und zum Wiederöffnen des Ventils und Rückstellen des Sperrmechanismus nach Schließen des Ventils verdrehbar ist.
6. 6. Absperrventil nach einem der Ansprüche 1 bis

   5, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu dem Ventil, das in Abhängigkeit von einem Überdrtcksignal von einem unterhalb des Ventils liegenden Meßpunkt schließbar ist, Vorrichtungen (116, 118) zum Absetzten in Abhängigkeit von einem Überdruck im Ventil selbst vorgesehen sind.
7. 7. Absperrventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen zum Abschalten ein Ventil (116) enthalten, das sich in Abhängigkeit von einem vorbestimmten Hochdruck im Ventil öffnet, so daß der Hochdruck die biegsame Membran (68) beaufschlagt, sowie eine Drosselöffnung (120) in einer Leitung (90), die mit dem Keßpunkt unterhalb des Ventils kommuniziert.

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