DE2162875B2 - Absperr- oder Regulierventil für strömende Medien - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Absperr- oder Regulierventil für flüssige, dampfförmige oder gasförmige strömende Medien, dessen axial verschiebbare Ventilspindel durch eine Stopfbüchse nach außen geführt ist, welche mit dem Ventilgehäuse durch ein aus einem Material mit geringem Wärmeleitvermögen bestehendes und die Ventilspindel mit einem im Verhältnis zum Durchmesser der Ventilspindel großen Abstand umgebendes Distanzrohr verbunden ist.

Dieses Distanzrohr soll bei hohen Betriebstemperaturen einen Wärmeaustausch mit der umgebenden Luft herbeiführen, um die Packung der Stopfbüchse gegen eine nachteilige Überhitzung zu schützen. Es ist üblich, EU diesem Zweck das Distanzrohr außen mit Kühlrippen zu versehen, damit bei höherer Betriebstemperatur möglichst viel Wärme nach außen abgeleitet und dadurch von der Stopfbüchse ferngehalten wird. Trotzdem ist die Wirkung solcher Distanzrohre ungenügend, wenn es sich darum handelt, die Stopfbüchsenpackung gegen sehr hohe Temperaturen zu schützen.

Es besteht daher die Aufgabe, ein Ventil mit einer Wärmeisolierung zwischen dem Ventilgehäuse und der Stopfbüchse zu schaffen, welche wirksamer ah die üblichen Isolierungen ist, ohne daß eine grundsätzliche Änderung der Ventilbauart erforderlich ist oder komplizierte und kostspielige Einrichtungen vorgesehen werden müssen.

Ein aus der USA.-Patentschrift 24 64 242 bekanntes Ventil will diese Aufgabe dadurch lösen, daß die Ventilspindel und das Distanzstück von dünnwandigen Rohren aus einem Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit wie Chromnickelstahl gebildet sind. Außerdem ist hierbei der Innendurchmesser des Distanzrohres nur wenig größer als der Außendurchmesser der Ventilspindel, damit der radiale Abstand zwischen diesen beiden Teilen klein ist, wodurch Konvektionsströmungen in diesem Zwischenraum möglichst vermieden werden sollen. Ferner kann zur Verstärkung der Wirkung die hohle Ventilspindel mit einem wärmeisolierenden Ma-

875 ₂

teiial gefüllt sein. Diese Ausbildung eignet sich jedoch nur für kleinere Ventile, weil das dünnwandige Distanzrohr bei größeren Ventilen, wie sie für Dampf- und Wasserleitungen mit hohen Betriebstemperaturen gebraucht werden, keine ausreichende Festigkeit und Steifheit haben würde. Eine Vergrößerung der Wandstärke würde aber den wärmeleitenden Materialquerschnitt vergrößern und damit dem Zweck der Verringerung des Wärmeüberganges zuwiderlaufen. Außerdem läßt sich auch bei geringem radialen Abstand zwischen der Ventilspindel und dem Distanzrohr eine Wärmeübertragung durch Konvektion und Wärmetransport in dem verbleibenden ringförmigen Hohlraum praktisch nicht verhindern. Es wurde nämlich durch Versuche festgestellt, daß der größte Teil der Wärmemenge, der vom Ventil auf die Stopfbüchse übertragen wird, nicht durch die Ventilstange und das Distanzrohr geleitet, sondern durch Konvektion und Wärmetransport der Durchgangsflüssigkeit in dem Raum zwischen Ventilstange und Distanzrohr übertragen wird. Die Flüssigkeit, die einen Teil ihrer Wärme an das Distanzrohr und die Ventilstange abgegeben hat, ist kälter. Diese kältere Flüssigkeit fließt herab in das Ventilgehäuse und wird durch warme Flüssigkeit ersetzt. Durch diese Bewegung der Durchgangsflüssig keit wird der Hauptanteil der Wärme zum Distanzrohr und zur Stopfbüchse geleitet. Bei Dampf als Durch gangsmedium kommt noch hinzu, daß dieser Dampf an der Innenwand des Distanzrohres kondensiert, als Kondensat herunterfließt und durch frischen Dampf aus dem Ventilgehäuse ersetzt wird, wodurch der Wärmedurchgang erheblich vergrößert wird. Die Versuche haben ergeben, daß unter bestimmten Voraussetzungen bei Flüssigkeiten etwa das lOfache, bei Dämpfen etwa das 30fache der Wärmemenge, die von der Ventilstan ge und dem Distanzrohr abgeleitet wird, durch die Bewegung der Flüssigkeit im Räume zwischen Ventilstange und Distanzrohr bzw. durch Kondensation von Dampf an der Außenwand übertragen wird.

Die vorliegende Erfindung löst daher die gestellte Aufgabe dadurch, daß in dem ringförmigen Hohlraum zwischen dem Distanzrohr und der Ventilspindel ein Verdrängungskörper aus einem säure- und temperaturbeständigen Material mit geringem Wärmeleitwert, z. B. ein Porzellan- oder Keramikrohr, angeordnet ist.

Der durch die Erfindung erzielte technische Fortschritt wird darin erblickt, daß einerseits durch die Verwendung eines Distanzrohres, welches zwecks Erzielung einer hohen Festigkeit und Steifheit einen im Vergleich zu der Ventilspindel großen Durchmesser hat, dank der dadurch möglichen geringeren Wandstärke ein kleiner wärmeleitender Materialquerschnitt erzielt wird, und daß andererseits trotz des hierbei sich ergebenden größeren Abstandes des Distanzrohres von der Ventilspindel auch ein Wärmeübergang durch Konvektion dank der Ausfüllung des entsprechend größeren ringförmigen Hohlraumes zwischen der Ventilspindel und dem Distanzrohr durch den Verdrängungskörper praktisch ausgeschlossen wird. Auf diese Weise kann auch bei größeren Ventilen und unter extremen Betriebsbedingungen bzw. sehr hohen Temperaturen ein ausreichender Schutz der empfindlichen Stopfbüchsenpackung erreicht werden. Im übrigen hat ein Distanzrohr mit größerem Durchmesser auch den Vorteil, daß dadurch eine größere Oberfläche zum Abstrahlen von Wärme erhalten wird.

Aus der USA.-Patentschrift 33 39 577 ist zwar ein Ventil mit einem im Verhältnis zum Durchmesser der

Ventilspindel erheblich weiteren Distanzrohr bekannt, aber dort handelt es sich um ein ausgesprochenes Tieftemperaturventil, bei dem keine Vorkehrungen zur Verhinderung eines Wärmetransportes durch Konvektion getroffen sind.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann der Verdrängungskörper in dem Distanzrohr von einer Feder abgestützt sein, um etwaige Wärmedehnungen aufzufangen.

Ferner können gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung an den beiden Stirnflächen des Verdrängungskörpers Asbestscheiben anliegen, welche zusätzlich zur Wärmeisolierung und zur Verhinderung aes Durchtritts von strömendem Medium zur Stopfbuchse dienen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Längsschnitt veranschaulicht.

Das eigentliche Ventilgehäuse 1 hat innen einen Ventilsitzt 2, mit dem ein Ventilkegel 3 zusammenarbeitet. Das Ventilgehäuse 1 steht mit einer Stopfbücnse 4 über einen als Ganzes mit 5 bezeichneten Abstands- und Wärmeisolierteii in Verbindung. Dieser besteht aus einem Distanzrohr 6, welches aus einem Stahl mit möglichst geringem Wärmeleitwert, z. B. Chromnickelstahl hergestellt und durch Schweißen mit einem Flansch 7 zur Verbindung mit dem Ventilgehäuse 1 und mit einem Flansch 8 zur Verbindung mit der Stopfbuchse 4 vereinigt ist Das Distanzrohr 6 ist an seinem unteren, in das Ventilgehäuse 1 ragenden Ende durch einen Boden 9 abgeschlossen, der eine zentrale Bohrung zur Durchführung einer mit dem Ventilkegel 3 verbundenen Ventilspindel 10 besitzt

Der ringförmige Hohlraum zwischen der Ventilspindel 10 und dem Distanzrohr 6 ist zum größten Teil durch ein säure- und temperaturbeständiges Porzellanrohr 11 ausgefüllt. Dieses Porzellanrohr stützt sich unter Einfügung einer Asbestscheibe 12 auf dem Boden 9 des Distanzrohres 6 ab. Auf der oberen Stirnfläche des Porzellanrohres liegt ebenfalls eine Asbestscheibe 14, über die eine Feder 13 auf das Porzellanrohr 11 wirkt, um dasselbe unter Ausgleich von etwaigen Wärmedehnungen in seiner axialen Lage festzuhaken. Die Ventilspindel 10 kann durch ein Gewinde 15 mit einem Handantrieb oder einem Stellmotor verbunden werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche: 21

1. Absperr- oder Regulierventil für flüssige, «Jampfförmige oder gasförmige strömende Medien, dessen axial verschiebbare Ventilspindel durch eine Stopfbüchse nach außen geführt ist, welche mit dem Ventilgehäuse durch ein aus einem Material mit geringem Wärmeleitvermögen bestehendes und die Ventilspindel mit einem im Verhältnis zum Durchmesser der Ventilspindel großen Abstand umgebendes Distanzrohr verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem ringförmigen Hohlraum zwischen dem Distanzrohr (6) und der Ventilspindel (10) ein Verdrängungskörper (11) aus einem $äure- und temperaturbeständigen Material mit geringem Wärmeleitwert, z. B. ein Porzellan- oder Keramikrohr, angeordnet ist

?. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängungskörper (11) in dem Distanzrohr (6) von einer Feder (14) abgestützt ist.

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den beiden Stirnflächen des Verdrängungskörpers (11) Asbestscheiben (12, 14) anliegen.