DE2258689A1

DE2258689A1 - Ventilaufbau

Info

Publication number: DE2258689A1
Application number: DE19722258689
Authority: DE
Inventors: Cyril J Astill; Peter Janzen; Stanley James Whittaker
Original assignee: Atomic Energy of Canada Ltd AECL
Current assignee: Atomic Energy of Canada Ltd AECL
Priority date: 1971-12-16
Filing date: 1972-11-30
Publication date: 1973-06-20
Also published as: NL147843B; NL7216786A; JPS4866224A; DE2258689B2; GB1348759A; JPS5148805B2; DE2258689C3; FR2165579A5; SE383405B; CA939657A

Description

dr. MÜLLER-BORE dipl-phys. dr. MANITZ dipl.-chem. dr. DEUFEL DlPL-ING. FINSTERWALD DlPL-ING. GRÄMKOW

PATENTANWÄLTE

München, den 30.11.1972

ATOMIC ENERGY OF CANADA LIMITED Ottawa, Ontario, Canada

Ventilaufbau

Die Erfindung betrifft einen Ventilaufbau.

Es wurde bereits vorgeschlagen, einen Ventilschaft durch Faltenbalgen in einem Gehäuse abzudichten. Diese Vorschläge leiden jedoch unter dem lachteilj daß unterschiedliche Strömungsmitteldrücke an jeder Seite dieser Faltenbalgen herrschen, so ä.a3₉ wenn die Faltenbalgen undicht werden, ein sofortiger und wesentlicher Austritt von Strömungsmittel^uftritt, um den Druckunterschied auszugleichen.

Wenn beispielsweise ein mit Faltenbalgdiehtungen ausgestattetes Ventil für radioaktive, hohe Temperatur- und hohe Druckeinwirkung erforderlich ist, ist es zweckmässig,

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daß ein sofortiger und wesentlicher Austritt von Strömungsmittel durch die Faltenbalgen verhindert wird, wenn die Faltenbalgen ausfallen.

Es ist ein Ziel der Erfindung, einen Ventilaufbau zu schaffen, der Faltenbalgdichtungen verwendet, wobei ein sofortiger und wesentlicher Austritt von Strömungsmittel durch die Faltenbalgen verhindert wird, wenn die Faltenbalgen ausfallen.

Ferner haben bekannte Ventilaufbauten mit einer Faltenbalgdichtung eine Lebensdauer, die für eine wirtschaftliche Verwendung zu beschränkt ist, beispielsweise bei radioaktiven hohen Temperaturen und hohen Drücken.

Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, einen mit Faltenbalgdichtungen ausgestatteten Ventilaufbau zu schaffen, der eine lange Lebensdauer hat, die beispielsweise auch bei Radioaktivität, hohen Temperaturen und hohen Drücken wirtschaftlich ist.

Gemäß der Erfindung ist ein Ventilaufbau mit einem Gehäuse mit einem Ventilschaftsitz vorgesehen, der eine Dichtungsfläche bildet, um einen durch das Gehäuse führenden Strömungsmittelförderdurchlaß abzudichten, welcher sich dadurch auszeichnet, daß sich eine Ventilschaftbohrung einwärts durch das Gehäuse erstreckt und an dem Ventilschaf tsitz endet, daß ein innerer Teil der Ventilschaftbohrung von relativ größerem Querschnitt ist als der Rest derselben, um eine ringförmige Aushöhlung zu bilden, die sich einwärts von einem eingezogenen Teil erstreckt, daß ein Ventilschaft gleitbar in dem eingezogenen Teil angeordnet ist und sich längs der Ventilschaftbohrung erstreckt, um eine an den Ventilschaft vorhandene Dicht-

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fläche an dem Ventilschaftsitz abzudichten, daß eine Dichtung den Ventilschaft in dem eingezogenen Teil abdichtet, daß ein inneres Paar von Faltenbalgen in der ringförmigen Aushöhlung und um den Ventilschaft herum und in Serie längs des Ventilschaftes vorhanden ist, daß die Faltenbalgen des inneren Paares an ihren benachbarten Enden gegen den Ventilschaft abgedichtet sind, daß ein ausseres Paar von Faltenbalgen in der ringförmigen Aushöhlung und um das innere Paar von Faltenbalgen herum und in Serie längs des Ventilschaftes vorhanden ist, daß die Faltenbalgen des äusseren Paares an ihren benachbarte'n Enden gegen das Gehäuse mit einer Strömungsmittel-Pufferladeöffnung, die sich durch das Gehäuse zu einer Strömungsmittel-Pufferkammer zwischen dem inneren und dem äusseren Paar von Faltenbalgen erstreckt, abgedichtet sind,

daß das innere und. das, äussere Paar von Falten balgen sich- in Tfexse erstrecken ^&

gleicher· und daß ihre sich fern liegenden Enden miteinander abgedichtet sind, wobei die abgedichteten Enden frei bewegbar sind, um die Faltenbalgen zu biegen und um die dazwischen liegende Strömungsmittel-Pufferkammer als eine trennende Kammer abzudichten, die eine sekundäre Strömungsmittel einschließende Pufferkammer, welche von einem Teil der ringförmigen Aushöhlung angrenzend an dem eingezogenen Teil gebildet wird, gegenüber einer Strömungsmittel-Förderkammer ^:. . separiert,:., die von einem Teil der ringförmigen Aushöhlung angrenzend am Ventilschaftsitz gebildet wird, daß sich eine Pufferströmungsmittel-Ladeöffnung durch das Gehäuse zu der sekundären Strömungsmittel einschließenden Strömungsmittel-Pufferkammer erstreckt, und daß ein Ventilbetätigungsglied an dem Gehäuse vorhanden ist, um den Ventilschaft längs zu bewegen.

Die Erfindung schafft einen Ventilaufbau mit einer ring-

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förmigen Aussparung, um den Ventilschaft in dem Gehäuse, mit zwei um den Ventilschaft herum angeordneten Paaren von Faltenbalgen gleicher Dehnwerte, wobei jedes Paar Ende an Ende angeordnet und abgedichtet ist, um einen Hohlraum zwischen sich zu bilden. Das innere Paar von Faltenbalgen steht an seiner Verbindungsstelle mit dem Ventilschaft in Verbindung, während das äussere Paar von Faltenbalgen mit dem Gehäuse verbunden ist. Wenn das Ventil zum Durchlassen von Strömungsmittel geöffnet ist-, werden Puffer-Strömungsmittel, die zwischen den Faltenbalgen und in einem Aussenteil der ringförmigen Aushöhlung über den Faltenbalgen eingeschlosseniifld, durch Biegen der Faltenbalgen auf den Druck des Förder-Strömungsmittels gebracht. Daher wird, wenn ein Faltenbalg ausfällt, das Förder-Strömungsmittel durch die Faltenbalgen nur in das Puffer-Strömungsmittel sickern.

Die Erfindung wird nachstehend beispielhaft unter Zugrundelegung der Zeichnung beschrieben.

Danach weist der in der Zeichnung gezeigte Ventilaufbau ein Gehäuse 1 mit einem Ventilschaftsitz 2 auf, welcher eine Dichtfläche zum Abdichten eines Strömungsmittelkanals 4 bildet, der sich durch das Gehäuse 1 erstreckt, und eine Ventilschaftbohrung 6, die sich einwärts durch das Gehäuse 1 erstreckt und am Ventilschaftsitz 2 ende⁴, wobei sich ein innerer Teil der Ventilschaftbohrung 6 von relativ größerem Querschnitt als der verbleibende Teil zur Bilounf einer kreisförmigen Aushöhlung einwärts von einem eingezogenen Teil 10 erstreckt. Ein Ventilschaft ist gleitbar in dem eingezogenen Teil 10 angeordnet und verläuft längs der Ventilschaftbohrung 6, um eine Dichtfläche 14 am Ventilschaft 12 gegen den Ventilschaftsitz 2 abzudichten. Eine O-Ringdichtung 15 dichtet den Ventil-

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schaft 12 in dem eingezogenen Teil 10 ab. Ein inneres Paar von Faltenbalgen 16, 18 ist in der ringförmigen Aushöhlung 8 um den Ventilschaft 12 herum und in Serie längs des Ventilschafts 12 angeordnet. Das innere Paar von Faltenbalgen 16, 18 ist an seinen benachbarten Enden 20 bzw. 22 gegen den Ventilschaft 12 abgedichtet. Bei dieser Ausführung sind die Enden 20 und 22 durch einen Kragen 24 gegen den Ventilschaft 12 abgedichtet. Ein äusseres Paar von Faltenbalgen 26, 28 ist ebenfalls in der ringförmigen Aushöhlung 8 vorhanden und um das innere Paar von Faltenbalgen 16, 18 herum und in Serie längs des Ventilschafts 12 angeordnet. Das äussere Paar von Faltenbalgen 26, 28 ist an seinen benachbarten Enden 30 bzw. 32 gegen das Gehäuse 1 abgedichtet.. Bei dieser Ausführung sind die Enden 30 und 32 durch einen Kragen 34 des Gehäuses 1 gegen das Gehäuse 1 abgedichtet, der eine Strömungsmittel-Pufferladeöffnung 36 aufweist, die sich durch das Gehäuse 1 zu einer Strömungsmittel-Pufferkammer 38 zwischen dem inneren Faltenbalgpaar 16, 18 und dem äusseren Faltenbalgpaar 26, 28,erstreckt. Das innere Faltenbalgpaar 16, 18 und das äussere Faltenbalgpaar 26, 28 sich in Weise
/gleiche? und sind mit ihren sich fernen Enden 40 bis 46 entsprechend gegeneinander abgedichtet, wobei die abgedichteten Enden 40 bis 46 zum Dehnen der Faltenbalgert16, 18, 26 und 28 frei beweglich sind sowie zum Abdichten der Strömungsmittel-Pufferkammer 38 als eine trennende Kammer, die eine zweite Strömungsmittel einschließende Pufferkammer 48, die ihrerseits durch einen Teil der ringförmigen Aushöhlung 8, angrenzend an dem eingezogenen Teil 10, gebildet ist, von einer Strömungsmittel-Förderkammer 50 separiert, welche von einem Teil der . ringförmigen Aushöhlung 8, angrenzen'd am Ventils.chaftsitz 2, gebildet ist. Bei dieser Ausführung sind die abgedichteten ülnden 40 und 42 durch eine ringförmige Platte

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49 und die abgedichteten Enden 42 und 46 durch eine ringförmige Platte 51 gegeneinander abgedichtet. Eine sekundäre Strömungsmittel einschließende Pufferkammer-Ladeöffnung 52 ist sich durch das Gehäuse 1 zur sekundären Strömungsmittel einschließenden Kammer 48 verlaufend vorgesehen und ein Ventilbetätigungsglied 54» des von manuell oder durch Strömungsmittel betriebener Art sein kann, ist für das axiale Bewegen des Ventilschafts 12 vorhanden.

Eine Schaft-Prallplatte 56 weist eine diese durchsetzende Strömungsmittel-Förderöffnung 58 auf und ist in dem Gehäuse 1, angrenzend am Ventilschaftsitz 2 und in der Strömungsmittel-Förderkammer 50 befestigt, und der Ventilschaft 12 ist in dem Schaft-Prallplattenlager 66 gleitbar angeordnet. Die Schaft-Prallplatte 58 enthält die Strömungsmittel-Förderöffnung 58, einen äusseren mit Gewinde versehenen Klemmring 62, der in eine Gewindeaussparung 64 in der Strömungsmittel-Förderkammer 50 eingeschraubt ist, um die Schaft-Prallplatte 56 lösbar in einer Ausnehmung 65 im Gehäuse 1 zu sichern, und ein Prallplatten-Schaftlager 66, das in der Schaft-Prallplatte 56 gesichert ist, wobei der Ventilschaft 12 gleitbar in diesem angeordnet ist. Der Klemmring 62 hat Schlitze 68 und 70 für den Angriff eines Demontagewerkzeugs (nicht dargestellt).

Ein innerer Endteil des Ventilschaftes 12, der eine Dichtfläche 14 aufweist, ist ein vergrößerter Stopfen 72, der einwärts in Richtung des Ventilschaftsitzes 2 verjüngt ist. Die Ventilschaftsitze 2 sind flache sich verjüngende Flächen für den Eingriff mit dem keilförmigen Stopfen und das änasere Ende 74 des Ventilschafts 12, das gleitbar i: dem eingezogenen Teil 10 sitzt, hat einen relativ

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großen Durchmesser als der Rest 16 des 'Ventilschafts 12, der sich zu dem Stopfenteil 72 erstreckt, um Änderungen im Volumen der ringförmigen Aushöhlung 8 durch Zurückziehen des äusseren Endes 74 aus dieser im wesentlichen zu kompensieren, wenn der Ventilschaft 12 durch das Ventilbetätigungsglied 54 betrieben wird, um den Stopfen 72 in die ringförmige Aushöhlung 8 zu ziehen.

Die O-Ringdichtung 15» welche den Ventilschaft 12 in dem eingezogenen Teil 10 des Gehäuses 1 abdichtet, ist eine erste Dichtung; eine zweite O-Ringdichtung 78 dichtet den Schaft 12 in dem eingezogenen Teil 10 in einer Stelle ab* die von der ersten O-Ringdichtung 15 in einem längs des Ventilschafts 12 verlaufenden Abstand liegt und ein Leckkanal 80 verläuft durch das Gehäuse 1 zu einem Teil des Ventilschafts 12 zwischen der ersten O-Ringdichtung 15 und der zweiten O-Ringdichtung 78.

Im Betrieb ist die Strömungsmittel-Pufferkammer 38 mit einem Puffer-Strömungsmittel mit geringer Wärmeausdehnung, niedrxgem Dampfdruck und die zweite Strömungsmittel einschließende Kammer mit einem gleichen Puffer-Strömungsmittel gefüllt. Die Ventilanordnung ist dann in geschlossener Stellung, wobei der Ventilschaft 12 mit dem Stopfen 72 in Eingriff mit dem Ventilschaftsitz 2 steht. Somit wird gefördertes Strömungsmittel am Strömen längs des Strömungsmittel-lörderkanals 4 gehindert. Wenn der Ventilschaft 12 durch das Ventilbetätigungsglied 54 zurückgezogen wird, wird der Stopfen 72 aus dem Eingriff mit dem Ventilschaftsitz 2 entfernt und die Strömungsmittelförderung durch den Kanal 4 und in die Strömungsmittel-Förderkammer 50 durch die Strömungsmittel-Mörder-Öffnung 58 kann erfolgen.

Wenn der Ventilschaft 12 zurückgezogen ist, biegt sich 3 09825/07 7 0

der innere Faltenbalg 16 durch den Kragen 24» um ein weni^ zu öffnen, während der innere Faltenbalg 18 gebogen wird, um ein wenig zu achließen. Die Faltenbalgen 16 und 18 sind so gewählt, daß jeder Verlust an Volumen der Strömungsmittel-Pufferkammer 38 durch das Schließen des inneren Faltenbalgs 16 vorzugsweise durch eine Vergrößerung des Volumens durch öffnen des inneren Faltenbalgs kompensiert wird und umgekehrt.

Die Förderströmung, die in die Strömungsmittel-Förderkammer 50 strömt, beaufschlagt den inneren Faltenbalg und den äußeren Faltenbalg 26 und biegt diese vermutlich etwas, bis der Druck des Fuffer-Strömung3raittels in der Strömungsmittel-Pufferkamuier 38 gleich dem Druck des Förder-Strömungsmittels ist. Der Druck des Pufferströmungsmittels in der zweiten Strömungsmittel einschließenden Pufferkammer 48 ist wiederum mit dem Druck des Pufferströmungsmittels in der Strömungsmittel-Pufferkammer 38 ausgeglichen, die veimutlioh den inneren Faltenbalg 18 und den äußeren 28 ein wenig biegt. Daher wird dort im wesentlichen kein Druckgefälle zwischen dem Förder-Stremungsmittel, dem Puffer-Strömungsmittel in der Strömungsmittel-Pufferkammer 38 und der Strömungsmittel einschließenden sekundären Pufferkammer 48 bestehen und daher wird, falls einer der Faltenbalgen 16,18,26 und 28 ausfällt, die Leckage des Förder-Strömungsmittels langsam und in Form von Sickern sein.

Die zweite O-Ringdichtung 78 gewährleistet, daß alles aus der sekundären Pufferkammer 48 austretende Strömungsmittel

durch den Lackkanal 80 zu einem nicht gezeigten Behälter geleitet wird. Wenn eine vorgeschriebene Menge von Leck-Strömungsmittel in dem Behälter gesammelt ist, kann ein Fühler betätigt werden, um die Notwendigkeit

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anzuzeigen, die sekundäre Strömungsmittel einschließende Pufferkammer 48 über die Ladeöffnung 52 wieder mit Strömungsmittel aufzufüllen.

Yenti!anordnungen gemäß der Erfindung haben folgende Vorteile:

1. Jede thermische Expansion jedes der Puffer-Strömungsmittel wird, ohne die vertretbare Deformation eines'der Faltenbalgen 16, 18, 26 oder 28 oder eine Beschränkung ihrer Bewegung, aufgenommen.

2. Wie bereits erläutert kompensiert das äussere Ende des Schaftes 74 im wesentlichen Veränderungen des Volumens der inneren Aushöhlung 8 durch Zurückziehen des äusseren Endes 74 aus derselben, wenn der Ventilschaft 12 durch das Ventilbetätigungsglied 54 betrieben wird, um den
Stopfen 72 in die ringförmige Aushöhlung 50 zu ziehen. Durch das wesentliche Kompensieren der Volumens-Ände-' rungen in der ringförmigen Aushöhlung 8 und daher Aufrechterhaltung eines im wesentlichen gleichbleibenden Volumens darin, wird eine lineare Versetzung der ringförmigen Platte 51 bis zum tolerierbaren Maximum der
Offenbiegung der FaltenDalgen erreicht.

3. Die Form des AufDaus der Faltenbalgen 16, 18, 26 und führt zu einer Verstärkung der Versetzung des Ventil« schafts 12, beispielsweise für jede 25 mm der Bewegung des Ventilschafts 12 werden die ringförmigen Platten

49 und 51 nur etwa 13 mm versetzt. Die maximale Bewegung, die für den Ventilschaft 12 tolerierbar ist,
ist daher zweifach gegenüber der Verformung der Faltenbalgen 16, 18, 26 und 28.

- Patentansprüche -

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Claims

Patentana prüche
M.}Ventilaufbau mit einem Gehäuse mit einem Ventilschaftsitz, der eine Dichtungsfläche bildet, um einen durch das Gehäuse führenden Strömurigsmittel-Förderdurchlaß abzudichten, dadurch gekennzeichnet, daß sich eine Ventilschaftbohrung einwärts durch das Gehäuse erstreckt und an dem Ventilschaftsitz endet, daß ein innerer Teil der Ventilschaftbohrung von relativ größerem Querschnitt ist als der Rest derselben, um eine ringförmige Aushöhlung zu bilden, die sich einwärts von einem eingezogenen Teil erstreckt, daß ein Ventilschaft gleitbar in dem eingezogenen Teil angeordnet ist und sich längs der Ventilschaftbohrung erstreckt, um eine an den Ventilschaft vorhandene Dichtfläche an dem Ventilschaftsitz abzudichten, daß eine Dichtung den Ventilschaft in dem eingezogenen Teil abdichtet, daß ein inneres Paar von Faltenbalgen in der ringförmigen Aushöhlung und um den Ventilschaft herum und in Serie längs des Ventilschaftes vorhanden ist, daß die Faltenbalgen des inneren Paares an ihren benachbarten Enden gegen den Ventilschaft abgedichtet sind, daß ein äusseres Paar von Faltenbalgen in der ringförmigen Aushöhlung und um das irine:re Paar von Faltenbalgen herum und in Serie längs des Ventilscrmftes 'vorhanden, ist, daß die Faltenbalgen i.ee äiinseren Paares an ihren benachbarten Enden gegen ■L,.Λ
3 Gehäuse mit einer Strömungsmittel-Pufferladeöffnung, die sich durch dag Gehäuse zu einer Strömungsmittel-Pi j'ferkammer zwischen dem inneren und dem äusseren Paar von. Faltenbalgen erstreckt, abgedichtet sind, daß das

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innere und das äußere Paar von !Faltenbalgen sich in gleicher Weise erstrecken und daß ihre sich fern liegenden. Enden miteinander abgedichtet sind, wobei die abgedichteten Enden frei bewegbar sind, um die Faltenbalgen zu biegen und um die dazwischen liegende Strömungsmittel-Pufferkammer als eine brennende Kammer abzudichten, die eine sekundäre Strömungsmittel einschließende Pufferkammer, welche von einem Teil der ringförmigen Aushöhlung angrenzend an dem eingezogenen Teil gebildet wird, gegenüber einer Strömungsmittel-Förderkammer separiert, die von einem Teil der ringförmigen Aushöhlung angrenzend am Ventilschaftsitz gebildet wird, daß sich eine sekundäre Pufferströmungsmittel-Ladeöffnung durch das Gehäuse zu der sekundären Strömungsmittel einschließenden,Strömungsmittel-Pufferkammer erstreckt, und daß ein Ventilbetätigungsglied an dem Gehäuse vorhanden ist, um den Ventilschaft längs zu bewegen.

Ventilaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ,ein Prall-Schaftlager mit einer dieses durchsetzenden Strömungsmittel-Förderöffnung in dem Gehäuse, angrenzend am Ventilschaftsitz und in der Strömungsmittel-Förderkammer angeordnet ist, und daß der Ventilschaft in diesem Prall-Schaftlager gleitbar angeordnet ist.

Ventilaufbaujiach Anspruch 2, dadirch gekennzeichnet, daß das Prall-Schaftlager eine Schaftprallplatte mit einer Strömungsmittel-Förderöffnung hat, daß eine mit Außengewinde versehene Spannringschraube in eine mit Gewinde versehene Ausnehmung in der Strömungsmittel-Förderkammer eingeschraubt ist, um die Ventil-Prallplatte lösbar in einer Ausnehmung im Gehäuse zu sichern, und daß ein Lager

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in der Schaft-Prallplatte gesichert ist, in dem der Ventilschaft gleitbar angeordnet ist.
4. Ventilaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein innerer Endteil des Ventilschafts, welcher die Dichtfläche trägt, ein vergrößerter Pfropfen ist, der sich einwärts in Richtung auf den Ventilschaftsitz verjüngt, daß die Ventilschaftsitze flache sich verjüngende Flächen für den Eingriff mit dem keilförmigen Stopfen sind, und daß das äussere Ende des Ventilschaftes, das gleitbar in dem eingezogenen Teil angeordnet ist, von relativ größerem Durchmesser ist als der Rest des Ventilschafts, der sich zu dem Stopfen erstreckt, um die Änderungen des Volumens in der ringförmigen Aushöhlung im wesentlichen zu kompensieren, wenn der Ventilschaft durch das Ventilbetätigungsglied betrieben wird, um den Pfropfenhahn in die ringförmige Aushöhlung zu ziehen.

aufbau
5. Ventil/nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die

den Ventilschaft in dem eingezogenen Teil des Gehäuses abdichtende Dichtung eine erste Dichtung ist, daß eine zweite Dichtung den Ventilschaft in dem eingezogenen Teil an einer Stelle in einem längs des Ventilschaf ',s liegenden Abstand vorhanden ist, und daß ein Leckage-Durchgang vorgesehen ist, der sich durch das Gehäuse zu e neu Teil des Ventilschafts zwischen der ersten und der zweiten Dichtung erstreckt.

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