DE2201228A1 - Steuerbares ventil, insbesondere schnellschlussventil - Google Patents

Description

• Steuerbares Ventil, insbesondere Schnellschlussventil Die Erfindung betrifft ein steuerbares Ventil, insbesondere Schnellschlussventil für den Re aktorkreisl auf von -Kernkraftwerken, mit einem zweiseitig beaufschlagbaren Ventilkolben, der einen im Ventilgehäuse ausgebildeten Zylinder in eine erste und eine zweite Zylinderkammer unterteilt und mit einem Schliessteil des Ventils verbunden ist, wobei ein in der ersten Zylinderkammer herrschender Druck das Ventil in Schliessrichtung und ein in der zweiten Zylinderkammer herrschender Druck das Ventil in Öffnungsrichtung beaufschlagt und beide Zylinderkammern über Verbindungsleitungen mit dem eingangsseitigen Teil der Ventilkammer und einem steuerbaren Druckentl astungsventil verbunden sind.
• Bei einem bekannten Ventil dieser Art werden der Kolben und der Kolbenschaft, der mit dem Schliessteil verbunden ist, mittels einer Feder ständig in Öffnungsrichtung gedrückt, so dass das Ventil bei drucklosem Zustand des angeschlossenen Leitungssystems voll geöffnet bleibt. Die Betätigung des Ventils erfolgt mit Hilfe des das Ventil durchsetzenden Druckiediums, das über vor und hinter dem Schliessteil abzweigende Verbindungsleitungen der ersten und der zweiten Zylinderkammer zugeführt wird. Diese Verbindungsleitungen vereinigen sich vor einem zu beiden Zylinderkasern führenden Abzweig, wobei in die Zuführungsleitung zu der zweiten Zylinderkammer ein Drosselventil eingeschaltet ist.
• Hierdurch wird erreicht, dass sich der Druck in der ersten Zylinderkammer schneller aufbauen kann als in der zweiten Zylinderkammer. Hinter dem Drosselventil ist an die zur zweiten Zylinderkammer führende Verbindungsleitung ein Entlastungsventil angeschlossen, das in Abhängigkeit von dem zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite des Ventils herrschenden Differenzdruck steuerbar ist.
• Bei diesem Ventil ist es nachteilig, dass in der Stellung Nvoll geöffnet das Volumen der ersten Zylinderkaiaer sehr klein ist und dass das in dieser Kammer befindliche, unter Betriebsdruck stehende Medium zum Schliessen des Ventils die Kraft der Druckfeder überwinden muss. Dies führt z.B.
• bei einem Rohrbruch oder einem aus einem anderen Grunde auftretenden plötzlichen Druckabfall dazu, dass die zum Schliessen des Ventils erforderliche Betätigungskraft nicht mehr aufgebracht werden kann. Ein weiterer Nachteil des bekannten Ventils ist darin zu sehen, dass zum Schliessen des Ventil es auch der im Falle eines Rohrbruchs eingangsseitig noch anstehende Restdruck vom SchLiesstelL des Ventils aufgenommen werden muss wodurch sich die zu seiner Betätigung erforderliche Kraft weiter vergrössert.
• Dies liegt daran, dass der dem Schliessteil des Ventils zugeordnete Ventilsitz am Eingang der Ventilkammer angeordnet ist. Nachteilig ist es bei dem bekannten Ventil ferner, dass das die Entlastung der zweiten Zylinderkanmer beim Schliessen bewirkende Entlastungsventil allein in Abhängigkeit von dem zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite des Ventils herrschenden Differenzdruck steuerbar ist. Wenn z.B.
• eine an das Ventil angeschlossene Rohrleitung bricht, entsteht bei voll geöffnetem Ventil kein ausreichend grosser Druckabfall, um das Entlastungsventil zum Ansprechen zu bringen und das Schliessen des Ventils zu ermöglichen.
• Ein nächster Nachteil wiederum ist darin zu sehen, dass eine Betätigung des Ventils durch Fremdmedien auch im Notfall nicht. möglich ist. Dies kann z.B. zum Schliessen des Ventils erforderlich sein, falls der Druck im Leitungssystem auch eingangsseitig zusammenbricht, wobei allerdings ebenfalls der Nachteil besteht, dass das Ventil durch eine Fremdkraft, also hier die Federkraft, ständig in Öffnungsstellung gehalten wird und dass auch diese Kraft von einem für den Notfall einzusetzenden Fremdmedium überwunden werden muss.
• Hiervon ausgehend lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Ventil der.eingangs genannten Art so auszubilden, dass es im Betrieb nur durch den Systendruck offengehalten werden kann und bis zu möglichst niedrigen Druckwerteu auch ohne Fremdkraft schliessen kann.
• Zur Lösung dieser Aufgabe wird für ein Ventil mit ein..
• zweiseitig beaufschlagbaren Ventilkolben, der einen im Ventilgehause ausgebildeten Zylinder in eine erste und eine zweite Zylinderkammer unterteilt und mit einem Schliessteil des Ventils verbunden ist, erfindungsgemäss vorgeschlagen, dass die der zweiten Zylinderkammer zugeordnete wirksame Kolbenfläche grösser ist als die der ersten Ventilkammer zugeordnete wirksame Kolbenfläche und dass in die zur zweiten Zylinderkammer führende Verbindungsleitung eine Ventilanordnung eingeschaltet ist, mit der diese Zylinderkammer wahlweise an den in der Ventilkanser herrschenden Systemdruck oder eine Druckentl astungsl eitung anschliessbar ist.
• Durch die erfindungsgemässe Ausbildung des Ventils wird erreicht, dass dieses allein mit Hilfe des Systemdruckes ständig in seiner voll geöffneten Stellung gehalten werden kann. Es herrscht in beiden Zylindern der jeweilige Systemdruck, und da dieser Druck infolge der Kolbenausbildung der zweiten Zylinderkasmer auf eine grössere Kolbenfläche auftrifft als in der ersten Zylinderkammer, wird der Kolben ait einer resultierenden Kraft beaufschlagt, die diesen und damit den Schliessteil ständig in Öffrungsrichtung drückt.
• Da die zweite Zylinderkammer durch die Ventil anordnung gegebenenfalls auch voll entlastet werden kann, so dass der in ihr herrschende Druck abfällt, genügt der über die kleinere Kolbenfläche von der ersten Zylinderkammer aus einwirkende Druck zum Schliessen des Ventils auch bei einem verhältnismässig kleinen Systemdruck. Sowohl zu öffnen als auch zum Schliessen des Ventils sind also Fremdkräfte nicht erforderlich.
• Um bei einen vollständigen Bnergieausfall in Feder Fall das Schliessen des Ventils zu gewährleisten, ist es verteilhaft, wenn die ur Absteuern des Druckes in der zweiten Zylinderkuerer dienende Ventil anordnung nach den Ruhestromprinzip arbeitet und durch Fremdbetätigung in der die zweite Zylinderkammer mit dem Leitungsdruck verbindendem Schal tstellung gehalten wird.
• Bine weitere Anpassung der Arbeitsweise des Ventils an unterschiedliche Betriebsbedingungen wird gemäss einen weiteren Vorschlag der erfindung möglich, wenn auch in die die erste Zylinderkammer mit dem Systemdruck verbinkende Verbindungsleitung eine Ventilanordnung eingeschaltet ist, mit der diese, Zylinderkammer wahlweise an den in der Ventilkammer herrschenden Systemdruck oder eine Druckentlastungsleitung anschliessbar ist.
• In einigen Fällen kann es zweckmässig sein, den Ventilkolben bzw. den Schllessteil mit einer diesen in Schliessrichtung beaufschlagenden Feder zu verbinden. Dies kann die von der ersten Zylinderkammer bei Druckentlastung der zweiten Zylinderkammer ausgehende Schliessbetätigung des Ventils unterstützen und im übrigen bei vollständige Ausfall des Systemdruckes dazu dienen, den Schliessteil in seine Schliesstellung zu drücken. Letzteres kann in übrigen auch unabhängig von der Anwendung einer Feder dadurch bewirkt werden, dass der Schliessteil mit einen an der Ausgangs seite der Ventilkammer liegenden Ventil sitz zusammenwirkt, so dass entweder bei normalen Betrieb der volle Systemdruck oder bei Ausfall desselben ein verbleibender Restdruck zur Verfügung steht, der dazu beitragen kann, das Ventil in die Schliesstellung zu bringen.
• Gemäss einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist es ferner verteilhaft, wenn der Ventilkolben auf einem den Schliessteil tragenden Ventilschaft angeordnet ist, der innen hohl ist. Hierdurch wird sunachgt das Gesatgewicht des aus den Kolben, dem Kolbenschaft und dem Schliessteil bestehenden beweglichen Konstruktionsteils herabgesetzt. Gleichzeitig wird aber auch ein Raum geschaffen, der z.B. zur Unter bringung einer Feder der zuvor erwähnten Art dienen kann, die als Druckfeder ausgebildet ist und sich Ventilgehäuse abstützt.
• Nachfolgend wird ein weiteres Merkmal der Erfindung erläutert, das auch über den Rahmen des zuvor genannten grundsätzlichen Erfindungsgedankens hinaus anwendbar ist. Bs besteht nämlich vielfach der Bedarf, ein Ventil innerhalb abgestufter unterschiedlicher Druckbereiche betreiben zu können und diese Abstufung mit Hilfe weiterer wirksamer Kolbenflächen vorzunehmen, die mit demselben Betriebsmittel beaufschlagt werden können. Hierzu ist es gemäss einem weiteren Vorschlag der Erfindung vorteilhaft, wenn der Innenraum des Ventilschaftes als Zusatzzylinder ausgebildet ist, wenn in diesen ein gegenüber dem Ventilgehäuse fester Hohlkolben hineinragt, der an der Wandung des Zusatzzylinders anliegt, Und wenn der Zus atzzyl inder über den Hohlkolben wahlweise auch an den in der Ventilkammer herrschenden Systemdruck anschliessbar ist. Die durch den Zusatzzylinder und den Hohlkolben gebildeten, für die Druckmittelbetätigung zur Verfügung stehenden Flächen können zur wirkungsmässigen Vergrösserung der der ersten Zylinderkammer zugeordneten kleineren Kolbenflächen dienen, so dass eine VersULrkung der Schliessbewegung des Ventils möglich ist, wenn der Zusatzzylinder beaufschlagt wird. Diese Beaufschlagung kann ebenfalls sowohl mit dem Systemdruck als auch mit dem Druck eines Fremdmediums erfolgen. In jedem Fall wird durch den Zusatzzylinder eine wesentlich grössere Vielfalt in den Betriebsbedingungen möglich. Auch ist es denkbar, dass in eine die Ventilkammer mit dem Zusatzzylinder verbindende Verbindungsleitung eine weitere Ventil anordnung eingeschaltet-int, mit der der Zusatzzylinder nicht nur an den Betriebsdruck oder ein Fremdmedium, sondern auch an eine Druckentlastungsleitung anschliessbar ist.
• Der Hohlkolben wird zweckmässig so ausgebildet, dass die dem Schliessteil gegenüberliegende Stirnfläche des Kolbenschaftes bei voll geöffnetem Ventil an einer als Dichtungsfläche ausgebildeten Ringfläche der Stirnwand der ersten Zylinderkammer aufliegen.
• Die Ausbildung des Kolbenschaftes als Zusatzzylinder und die Anwendung eines zugeordneten Hohlkolbens erxöglich-en ferner folgenden wesentlichen Vorteils Wenn das Ventil über einen längeren Zeitraum geschlossen bleiben und dem vollen eingangsseitigen Druck standhalten muss, ist zwischen der Umfangsfläche des Kolbens und der Wandung der Zylinderkaninern mit einer Leckage in Richtung der zweiten Zylinderkammer zu rechnen, die in diesem Fall drucklos wäre. Wenn jetzt jedoch über den Hohlkolben für den besonderen Fall einer längeren Schliessdauer der Systemdruck auch in den Zusatzzylinder geschaltet wird, ist es möglich, auch der zweiten Zylinderkammer wieder Systemdruck zuzuführen, denn die durch den Zusatzzylinder und den Hohlkolben geschaffene zusätzliche Druckfläche unterstützt die Wirksamkeit der der ersten Zylinderksncer zugeordneten Kolbenfläche; somit ist eine ausreichend grosse Schliesskraft auch dann vorI-den, wenn in der zweiten Zylinderkammer wieder Systemdruck herrscht. Leckagen zwischen den Zylinderkammern können dann aber nicht auftreten.
• Die Ventil anordnungen werden vorteilhaft jeweils als nach dem Prinzip eines Dreiwegevontas aufgebaute steuerbare Schaltventile ausgebildet, die in der einen Betriebsstellung durch Federkraft festgehalten werden, während sie mittels eines Fremdmediuns im Bedarfsfalle in die andere Betriebsstellung gebracht werden können.
• Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher.beschrieben, die einen schematischen Schnitt durch das erfindungsgemässe Ventil und eine schematische Schaltung der Ventil anordnungen und der Verbindungsleitungen zeigt.
• Das Ventil hat ein Ventilgehäuse 1, in dem eine Ventilkammer 2 ausgebildet ist. Diese wird in der durch den Pfeil 3 gekennzeichneten Richtung von einem Druckmedium durchströmt.
• Ein tellerförmiger Schliessteil 4 liegt bei geschlossenem Ventil auf einem an der Ausgangsseite der Ventilkammer 2 befindlichen Ventilsitz 5 auf, der zur Wandung des Ventilgehäuses 1 gehört.
• Der Schliessteil 4 ist an dem einen Ende eines Ventilschaftes 6 befestigt, der in einem angrenzenden Teil ia des Ventilgehäuses hineinreicht. Dieser Teil ia ist innen als Zylinder ausgebildet, an dessen Wandung ein ringförmiger Ventilkolben 7 anliegt. Dieser ist Bestandteil des Ventilschaftes 6 und unterteilt den Innenraum des Teils ia des Ventilgehäuses 1 in eine erste Zylinderkammer 8 und eine zweite Zylinderkammer 9. Durch eine Veränderung des Aussendurchmessers des Ventilschaftes 6 im Bereich des Ventilkolbens 7 entstehen an dessen Stirnseiten unterschiedlich grosse Ringflächen, so dass die Kolbenfläche 7a, die der ersten Zylinderkammer 8 zugeordnet ist, einen kleineren Querschnitt hat als die Kolbenfläche 7b, die der zweiten Zylinderkammer 9 zugeordnet ist.
• Der Ventilschaft 6 ist innen hohl und bildet dabei einen Zusatzzylinder 10, in den ein vom Teil ia des Ventilgehäuses 1 ausgehender Hohlkolben 11 hineinragt. Dieser hat an seinem freien Ende einen Ringansatz 12 , so dass zwischen der äusseren Wandung des Hohlkolbens 11 und der inneren Wandung des Ventilschaftes 6 ein Ringraum fl gebildet ist. Die dem Schliessteil 4 gegeniiberliegende Stirnfläche des Ventilschaftes 6 liegt auf einer Dichtungsfläche 13 auf, die als erhabene Ringfläche an der inneren Stirnseite des Teils ia des Ventilgehäuses 1 ausgebildet ist und zusätzlich zur Abdichtung zwischen der Zylinderksmmer 8 und dem Zùsatzzylinder 10 dient.
• In den Hohlkolben II und den unteren Teil des Zusatzzylinders 10 ist eine Druckfeder 14 eingesetzt, die sich mit ihrem einen Ende am Boden des Zusatzzylinders 10, also am Ventilschaft, und mit ihrem anderen Ende an einem Vorsprung innerhalb des Hohlkolbens 11 und damit am Teil la des Ventilgehäuses 1 abstützt.
• Über eine Verbindungsleitung 15 und eine Öffnungsdrossel 16 ist der Eingang des Schaltventiles 17 mit der Ventilkammer 2 des Hauptventils verbunden, wobei dem Schaltventil 17 ein Rückschlagventil 18 vorgeschaltet ist. Innerhalb des Schaltventiles 17 kann der Schliessteller 19 entweder die in der Zeichnung dargestellte Lage einnehmen oder aber durch Betätigung über die Kolbenstange 20 in seine andere Schaltstellung gebracht werden, in der die Verbindungsleitung 15 abgesperrt ist. Des Schaltventil 17 hat zwei Ventilkammern 21 bzw. 22, wobei die letztgenannte über eine Verbindungsleitung 23 an die zweite Zylinderkammer 9 angeschlossen ist. Die auf der anderen Seite des Schliesstellers 19 befindliche Ventilkammer 21 steht durch eine Entlastungsleitung 24 mit einer Schliessdrossel 25 in Verbindung.
• Die golbenstange 20 des Schaltventiles 17 ist mit einem Steuerkolben 26 verbunden, der in einem Zylinder 27 angeordnet ist. Über eine Zuführungsleitung 28 kann ein Fremdmedium, z.B. Druckgas, Drucköl oder Druckwasser, dem Inneren des Zylinders 27 zugeführt werden, so dass der Steuerkolben 26 entgegen der Wirkung einer Feder 29 die in der Zeichnung dargestellte Lage einnimmt. Die Federkraft kommt erst zur Wirkung, wenn der Fremdmitteldruck abgeschaltet wird. Somit arbeitet das Schaltsentil 17 nach dem Ruhestromprinzip.
• Die erste Zylinderkammer 8 ist über eine weitere Verbindungsleitung 30 an ein Schaltventil 31 angeschlossen, das ebenfalls zwei Ventilkammern 32 und 33 aufweist. Die Ventilkammer 33 steht über ein Rückschlagventil 34 und eine Verbindungsleitung 35 mit der Ventilkammer 2 in Verbindung, während die Ventilkammer 32 über ein Magnetventil 36 an eine Entlastungsleitung 37 anschliessbar ist. Wahlweise kann die Ventilkammer 32 aber auch über ein weiteres Magnetventil 38 mit einer Zuführungsleitung 39 zu- Zuführen eines Fremdmediums verbunden werden. Die Magnetventile 36 und 38 sind gegeneinander verriegelt, so dass jeweils nur eines von ihnen geöffnet bzw. geschlossen werden kann.
• Im übrigen sind die Ventilkammern 32 und 33 durch einen Schliessteller 40 des Schaltventils 31 voneinander getrennt, solange über eine Zuführungsleitung 41 für Fremdredium ein im Zylinder 42 angeordneter Steuerkolben 43 nicht entgegen der Wirkung einer Feder 44 beaufschlagt wird. Sobald dies geschieht, wird der mit dem Steuerkolben 43 über eine Kolbenstange 45 verbundene Schliessteller 40 in seine untere Lage gebracht, in der die Verbindungsleitung 35 abgesperrt und eine Verbindung zwischen den Ventilkammern 32 und 33 hergestellt wird.
• Über eine weitere Verbindungsleitung 46 ist ein nächstes Schaltventil 47 mit seiner Ventilkammer 48 an den in der Ventilkammer 2 herrschenden Systemdruck angeschlossen. Die Ventilkammer 48 ist ausgangsseitig über eine Verbindungsleitung 49 mit dem Inneren des Hohlkolbens 11 und mit dem Zusatzzylinder 10 verbunden. Eine zweite Ventilka-er 50 des Schaltventils 47 steht mit einer Entlastungsleitung 51 in Verbindung. Das über ein Rückschlagventil 52 an den Systemdruck angeschlossene Schaltvantil 47 hat einen Schliessteller 53, der in seiner in der Zeichnung dargestell.
• ten Lage die Verbindungsleitung 46 absperrt und der über eine Etolbenstange 54 mit einem Steuerkolben 55 verbunden ist, der mit einem Zylinder 56 zusammenwirkt. Der Innenraum des letzteren ist über eine Zuführungsleitung 57 an Fr emdmittel druck angeschlossen. Sobald dieser ansteht, wird der Steuerkolben 55 gegen die Wirkung einer Feder 58 verschoben, so dass der Schliessteller 53 die Verbindung zwischen den Ventilkammern 48 und 50 sperren und die Druckzufuhr- auf die Verbindungsleitung 49 freigeben kann. Beide Schaltventile 31 und 47 arbeiten nach dem Arbeitsstromprinzip.
• Die Funktion dieses Ventils- ist folgende: Zunächst soll das Öffnen des Ventils für unterschiedliche Betriebsbedingungen beschrieben werden. Wenn z. B. der Steuerkolben 26 des Schaltventiles 17 über die Zuführungsleitung 28 mit einem Fremdmedium beaufschlagt ist, ist der an die Entlastungsleitung 24 angeschlossene Ausgang der Ventilkammer 21 abgesperrt, so dass der Systemdruck über die Verbindungsleitung 23 der zweiten Zylinderkammer 9 zugeführt wird. Das nach dem Arbeitsstromprinzip arbeitende Schaltventil 31 wird nicht über die Zufiilww'gsleitung 41 angesteuert, so dass es die in der Zeichnung das gestellte Lage einnimmt und den Systemdruck über die Verbindungsleitungen 35 und 30 in die erste Ventilkam-er 8 gelangen lässt. Der Hohlkolben 11 wird nicht mit Druck beaufschlagt. Unter diesen Betriebsvoraussetzungen erfolgt die Offnung des Ventils beispielsweise bei 4,5 atü, während unter Einwirkung der Druckfeder 14, die eine progressive Kennlinie hat, die voll geöffnete Stellung etwa bei 9 atü erreicht ist.
• Die Druckfeder 14 hat eine verhältnismässig geringe Federkraft, so dass sie nur bei vollständigem Druckausfall das Schliessen des Ventils bewirkt. Trotz des geringen Wertes dieser Federkraft ist es zur Gewährleistung eines sicheren Öffnungsvorganges bei niedrigeren absoluten Druckwerten zweckmässig, hierbei eine Druckentlastung der ersten Zylinderkammer 8 vorzusehen. Diese wird dadurch bewirkt, dass der Steuerkolben 43 des Schaltventils 31 mit dem Druck eines Fresdrediums beaufschlagt wird, so dass der Schliessteller 40 die Verbindungsleitung 35 absperrt und gleichzeitig eine Verbindung zwischen den Ventilkammern 33 und 32 freigibt. Bei geöffnetem Magnetventil 36 erfolgt die Druckentlastung über die Entlastungsleitung 37. Die Schaltventile 17 haben dieselbe Betriebsstellung wie bei dem zuvor beschriebenen Öffnungsvorgang, so dass in der zweiten Zylinderkammer 9 Systemdruck herrscht. Auch in diesem Fall wird der Hohlkolben 11 nicht mit Druck beaufschlagt.
• Es ist somit die Kolbenflache 7b gross genug um mit Sicherhellt ein zuverlässiges Öffnen des Ventils bereits bei Druckwerten im Bereich zwischen 2,5 und 4,0 atü zu gewihrleisten.
• Steigt der Betriebsdruck weiter an, z.B. bis auf einen Wert von 10,0 atü , so wird der am Steuerkolben 43 des Schalten tils 31 anstehende Druck abgeschaltet, so dass sich der Schliessteller 40 weiter der Wirkung der Feder 44 wieder in die in der Zeichnung dargestellte Lage begibt. Damit wird auch der ersten Zylinderkammer 8 wieder der Systemdruck zugeführt. Da jedoch der Hohlkolben 11 nach wie vor drucklos ist, reicht die bei diesem hohen Systemdruck entstehende Druckdifferenz aus, um das Ventil zuverlässig in seine Öffnungsstellung.zu bringen bzw. in dieser zu halten.
• Vielfach wird auch die Forderung erhoben, dass ein derartiges Ventil bei Erreichten eines bestimmten Differenzdruckes über dem Schliessteil 4 öffnet. Es soll angenommen werden, dass dieser Differenzdruck etwa 5 at und der Systemdruck 15 atü betragen. Unter diesen Bedingungen erfolgt ein Öffnen des Ventiles bei entlasteter erster Veutilkammer 8, sobald der geforderte Betriebsdruck von 15 atü vorhanden ist. Sofern keine Druckentlastung der ersten Zylinderkammer 8 über das Schaltventil 31 erfolgt, würde das Ventil bei einem Differenzdruck von 5 at über den Schliessteil 4 öffnen, wenn der Systemdruck 33 atü erreicht hat.
• Das Schliessen des Ventils kann z.B. unter folgenden Betriebsvoraussetzungen erfolgen: Da das Schaltventil 17 nach dem Ruhestromprinzip arbeitet, ist eine Druckentlastung des Steuerkolbens 26 erforderlich, so dass unter der Wirkung det Feder 29 der Schliessteller 19 in seine untere Lage gebracht werden kann. Hierdurch wird die Verbindungsleitung 15 abgesperrt und eine Verbindung zwischen den Ventilkainniern 21 und 22 freigegeben, so dass die Druckentlastung über die Verbindungaleitung 23, die beiden Ventilkammern 21 und 22, die Schliessdrossel 25 und die Entlastungsleitung 24 erfolgen kann. Das Schliessen des Ventils 1 erfolgt unter der Wirkung deB in der ersten Zylinderkammer 8 anstehenden Systemdruckes, irobei die Druckfeder 14 infolge ihrer verhältnismässig geringen Federkraft auf diese Schliessbewegung keinen Einfluss hat.
• Wenn der Systemdruck von einem verhhltnismässig hohen Wert sinkt und z.B. einen Wert von 5,6 atü erreicht, bleibt das Ventil in diesem Bereich voll geöffnet. Bei einem weiteren Absinken des Systemdruckes schliesst sich das Ventil langsam, weil dann die durch den Druck in der ersten Zylinderkammer 8 und durch die Druckfeder 14 erzeugte Gesamtkraft grösser ist als die durch den Auftrieb in dem Hohlkolben 11 und der zweiten Zylinderkammer 10 erzeugte Gegenkraft.
• Das Ventil schliesst etwa bei 2,0 atü vollständig.
• Wenn das Ventil bei einem noch geringeren Systemdruck voll geöffnet bleiben soll, ist eine Druckentlastung der ersten Zylinderkammer 8 erforderlich, die in der zuvor beschriebenen Weise hergestellt werden kann. Das Ventil bleibt dann mindestens bis zu einem Systemdruck von 2,6 atü vollständig geöffnet.
• Die beschriebene Schaltung des Ventiles 1 ermöglicht ferner eine Beaufschlagung desselben mit einem Fremdmedium.
• Hierzu werden das Nagnetventil 36 geschlossen und das Magnetventil 38 geöffnet, so dass das Fremdmedium von der Zuführungsleitung 39 in das Schaltventil 31 gelangen kann.
• Ferner wird der Steuerkolben 43 mit dem Druck eines Frcedmediums beaufschlagt, so dass der zu der Verbindungsleitung 35 führende Eingang der Ventilkammer 33 gesperrt und der Durchgang über die Verbindungsleitung 30 zu der ersten Zylinderkammer 8 freigegeben sind. Wenn das mit dem Ventil verbundene Leitungssystem z.B. drucklos ist, ao kann die Schliesskraft der Druckfeder 14 durch das in die erste Zylinderkanmer 8 eingegebene Fremdmedium erheblich verstärkt werden.
• Natürlich ist es auch denkbar, durch Zuführung eines Fremdmediums durch den Hohlkolben 11 eine zusätzliche Schliesskraft ZU erzeugen.
• Es ist natürlich auch ein Betriebsfall denkbar, bei dem das Ventil unter vollem SystemdrUck eine längete Zeit lang geschlossen bleiben soll Da hierbei gemäss der bisherigen Funktionsbeschreibung des Ventils in der ersten Zylinderkammer 8 Systemdruck herrschen soll, während die zeite Zylinderkammer 9 druckentlastet ist, kann natürlich zwischen den äusseren Umfangsflächen des Kolbens 7 und der Innenwandung der Zylinderkammern 8 und 9 sowie zwischen den inneren Umfangsflächen des Kolbens 7 und der Innenwand des Zusatzzylinders 10 an don an diesen Flächen vorgesehenen Kolbenringen vorbei eine Leckage'auftreten. Diese lässt sich dadurch vermeiden, dass auch die zweite Zylinderkammer 9 wieder mit Systemdruck beaufschlagt wird und dass zur Erhöhung der Schliesswirkung ferner Systemdruck auf den Hohlkolben 11 gegeben wird. Hierzu wird das Schaltventil 47 mit einem Fremdmedium beaufßchlagt, so dass der Steuerkolben 55 den Schliessteller 53 anhebt und eine Verbindung zwischen den Verbindungsleitungen 46 und 49 ermöglicht, äber die der Systemdruck in den Zusatzzylinder 10 gelangen kann.
• Es herrscht also jetzt in beiden Zylinderkammern 8 und 9 und auch im Zusatzzylinder 10 Systemdruck, so dass Leckagen nicht mehr auftreten können.
• Da der Schliessteil 4 und der Ventilsitz 5 so angeordnet sind, dass sie an der Ausgangsseite der Ventilkammer 2 liegen, wird die Schliesswirkung durch den sich über dem Schliessteil 4 aufbauenden Differenzdruck regelmässig unterstützt, sofern der ausgangsseitige Druck niedriger ist.
• Die hier beispielsweise genannten Betriebbedingungen für das Ventil gelten für eine Anwendung desselben als Isolationsventil im Kreislauf eines Reaktor. Wie die Beschreibung dieses Ausfü.hrungsbeispiels erkennen lässt, ist ein wesentlicher Vorteil dieses Ventils darin zu sehen, dass eine grosse Variation der einzelnen Funktions- bzw. Ansprechbereiche für das Öffnen und Schliessen möglich ist.
• Bei der Auslegung des Ventils ist es zweckmässig, zunächst die Größe der Kolbenfläche 7b und die Grösse der im Zusatzzylinder 10 wirksamen Kolbenfläche aufeinander abzustimmen, wobei natürlich die Kolbenfläche 7b immer grösser sein rosa, wenn ein Schliessen des Ventils durch Systemdruck erreichbar sein soll. Die Schliesskraft ergibt sich aus der Differenz dieser beiden Kolbenflächen, wobei die Grösse der Kolbenfläche 7- sich dann zwangsläufig ergeben wird.

Claims (11)

A n 8 p rü c h @ t

1. Steuerbares ventil, insbesondere Schnellschlussventil für den Reaktorkreislauf von Kernkraftwerken, mit einem zweiseitig beaufschlagbaren Ventilkolben, der einen im Ventilgehäuse ausgebildeten Zylinder in eine erste und eine zweite Zylinderkammer unterteilt und mit einem Schliessteil des Ventils verbunden ist, wobei ein in der ersten Zylinderkammer herrschender Druck das Ventil in Schliessrichtung und ein in der zweiten Zylinderkammer herrschender Druck das Ventil in Öffnungsrichtung beaufschlagt und beide Zylinderkammern über Verbindungsleitungen mit dem eingangsseitigen Teil der Ventilkammer und einem steuerbaren Druckentlastungsventil verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die der zweiten Zylinderkammer (9) zugeordnete >tirksame Kolbenfläche (7b) grösser ist als die der ersten Ventilkammer (8) zugeordnete wirksame Kolbenfläche (7a) -und dass in die zur zweiten Zylinderkammer (9) führende Verbindungsleitung (15,23) eine Ventilanordnung (17) eingeschaltet ist, mit der diese Zylinderkammer (9) wahlweise an den in der Ventilkammer (2) herrschenden Statt druck oder eine Druckentl astungsleitung (24) anschliessbar ist.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilanordnung (17) nach dem Ruhestromprinzip arbeitet und durch Fremdbetätigung in der die zweite Zylinderkammer (9) mit dem Systesdruck verbindenden Schaltstellung gehalten wird.

3. Ventil nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass auch in die die erste Zylinderkammer (8) mit dem druck verbindende Verbindungsleitung (30,35) eine Ventilordnung (31) eingeschaltet ist, mit der diese Zylinderkammer (8) wahlweise an den in der Ventilkammer (2) herrschenden Systemdruck oder eine Druckentlastungsleitung (37) anschliessbar ist.

4. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkolben (7) mit einer diesen in Schliessrichtung beaufschlagenden Feder (14) verbunden ist.

-5. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkolben (7) auf einem den Schliessteil (4) tragenden Ventilschaft (6) angeordnet ist, der lanzen hohl ist.

6. Ventil nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass in den Innenraum des Ventilschaftes (6) eine sich gegenüber dem Ventilgehäuse (1) abstützende Druckfeder (14) eingesetzt ist.

7. Ventil, insbesondere nach Anspruch 5, dadurch gekonnzeichnet, dass der Innenraum des Ventilschaftes (6) als Zusatzzylinder (10) ausgebildet ist, dass in diesen ein gegenüber dem Ventilgehäuse (1) fester Hohlkolben (11) hineinragt, der an der Wandung des Zusatzzylinder (10) anliegt, und dass der Zusgtzzylinder (10) über den Hohlkolben (11) wahlweise auch an den in der Ventilkammer (2) herrschenden Systemdruck anschliessbar ist.

8. Ventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet dass in eine die Ventilkammer (2) mit dem Zusatzzylinder (10) verbindende Verbindungsleitung (46,4) eine weitere Ventilanordnung (47) eingeschaltet ist, mit der der Zusatzzylinder (10) wahlweise auch an eine Druckentlastungsleitung (51) oder eine Zuführungsleitung zum Zuführen eines Fremdmediums anschliessbar ist.

9. Ventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die den Schliessteil (4) gegenüberliegende Stirnfläche des Kolbenschaftes (6) bei voll geöffnetem Ventil an einer als Dichtfläche ausgebildeten Ringfläche (13) der Stirnwand der ersten Zylinderkammer (8) abdichtend anliegt.

10. Ventil nach eine oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilanordnungen jeweils durch nach dem Prinzip eines Dreiwegeventiles aufgebaute steuerbare Schaltventils (17,31,47) gebildet sind.

11. Ventil nach eine oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schliessteil 4) mit einem an der Ausgangsseite der Ventilkammer (2) liegenden Ventilsitz (5) zusammenwirkt.