DE2318476A1

DE2318476A1 - Drehabsperrventil

Info

Publication number: DE2318476A1
Application number: DE19732318476
Authority: DE
Inventors: Joseph Winston Baker
Original assignee: Brunswick Corp
Current assignee: Brunswick Corp
Priority date: 1972-08-07
Filing date: 1973-04-12
Publication date: 1974-02-21
Also published as: CA982104A; JPS4964022A; GB1422566A

Description

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D.■■',''■■■-.. ■ /-1¹JLAR '1,

r. 2

13runswick Corporation
Chicago/Ill. V.öt.v.A.
Unser Zeichen: 3 1019

"Drehabsperrventil"

Es wird ein verbessertes Drehabsperrventil geschaffen, welches leichter und billiger als herkömmliche Ventile ist und ein leichtes Warten, Entfernen und Installieren des Absperrgliedes erlaubt, nachdem das Ventil in eine Leitung geschweißt ist. Diese Vorteile sind das Ergebnis einer neuen Konstruktion eines Zugangsdurchganges in der Seitenwand des Hauptventilgehäuses und des Absperrgliedes. Der Zugangsdurchgang ist lediglich etwas größer ausgebildet als der Hauptströmungsweg, welcher von dem Absperrglied abgedichtet ist, und er ist so angeordnet, daß die Dichtung des Absperrgliedes vollständig zwecks Wartung und Inspektion freigelegt ist, wenn sich das Ventil in der

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geöffneten Lage befindet. Das Absperrglied, welches größer als der Zugangsdurchgang ist, weist eine U-förmige Ausbildung auf, welche es'erlaubt, daß es durch die Zugangsöffnung paßt.

Die Erfindung liegt im Bereich von Drehabsperrventilen und betrifft insbesondere ein in Segmente' geteiJtes Kugelventil beträchtlich reduzierten Gewichtes für uie Verwendung in Anordnungen, bei denen hochentwickelte Drehventile in eine Leitung geschweißt sind und doch leicht beobachtet una bedient werden nüssen, wie beispielsweise im nuklearen Kesselwasserbetrieb.

Derartige Ventile werden von verschiedenen Herstellern hergestellt, wobei die bedeutendsten in der nachfolgenden Tabelle mit einem äquivalenten Ventil gemäß der Erfindung verglichen sind, welches unter aem Warenzeichen Fluid Dynamica vertrieben werden soll.

Vergleich von AL⁷SI ooo Pouna - Stumpfnahtendventile

-„„+«-,-.„ Ventil- Bohrung Länge Gewicht Hersteller _{größe (cffl)} * _(c*_{} (fcg)}

Fluid Dynamics 3 - 7,3o 35,56 21,8

Hills G-ro ve Cameron

3	7,62	35,56	34	,9
3	7,62	35,56	42	,2
3	7,93	35,56	35	,4

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Hersteller

Fluid Dynamics

Verrtilgröße

Bohrung (cm)

Länge Gewicht (cm) (kg)

7,3o

'43,18 34,9

Hills	4	7,62	43,18	46,ο
Grove	4	7,62	43,18	56,5
Cameron	4	7,62	43,18	57,o

Wie die Tabelle zeigt, ist das erfindungsgemäße Ventil beträchtlich leichter als andere Absperrventile entsprechender Abmessung und Kapazität. Da die Kosten eines Ventiles direkt auf sein Gewicht bezogen sind, führt die Herabsetzung der Masse des Gehäuses zu direkten Einsparungen bei der Herstellung.

Ein Hauptfaktor, der für die Einsparungen an Gewicht und Kosten des drehbaren Absperrventiles gemäß der Erfindung verantwortlich ist, ist die neue Geometrie des Gehäuses und des drehbaren Absperrgliedes. Wenn das Gehäuse so konstruiert wird, daß es einen Zugangsdurchgang geeigneter Abmessung und Anordnung für die Installation, Entfernung und Wartung des Absperrgliedes aufweist und ein besonders ausgewähltes Kugelsegment als drehbares Absperrglied verwendet wird, das so ausgebildet ist, daß es durch den Zugangsdurchgang passt und auf entfernbaren Zapfen angeordnet ist, können die

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normalen. Yorrich.tu.ngen zum Installieren und Warten von Absperrgliedern in geschweißten Ventilen zusammen mit ihrem zusätzlichen Raumbedarf und Gewicht fortgelassen werden.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen:

!ig. 1 perspektivisch ein Drehabsperrventil gemäß der Erfindung, wobei sich das Absperrglied in der geschlossenen Stellung des Ventils befindet?

Pig. 2 eine Schnittansicht des Ventils nach Pig. 1, wobei sich das drehbare Absperrglied in der Schließstellung des Ventils befindet;

3?ig. 3 eine Schnittansicht des Ventils nach Pig. 1 und 2, wobei sich das Absperrglied in der geöffneten Stellung des Ventils befindet;

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Fig. 4 eine Seitenansicht des drehbaren Absperrgliedes für das gezeigte Ventil;

Pig. 5 eine Endansicht des drehbaren Absperrgliedes naoh Pig. 4.

Wie in Pig. 1 gezeigt ist, weist ein Absperrventil 10 gemäß der Erfindung ein Hauptventilgehäuse 12, ein drehbares Absperrglied 14 in der Porm eines Kugelseg— mentes, das in dem Gehäuse angeordnet ist, um den Medienstrom dadurch zu steuern, und eine Dichtung 16 auf, die an der Fläche des Absperrgliedes zwecks flüssigkeitsdichten Eingriffes gegen eine Dichtungsfläche 18 angeordnet ist, welche den Hauptströmungsweg 2o in dem Gehäuse 12 umgibt, wenn das Ventil geschlossen ist. Ein neues Merkmal dieses Ventiles ist das Anordnen eines Zugangdurchlasses 22, der eine leichte Inspektion der Dichtung 16 sowie Wartung, Installierung und Entfernung des Absperrgliedes erlaubt, wenn das Gehäuse 12 in einer Leitung verschweißt ist.

Bei anderen Absperrventilen wie beispielsweise das Ventil nach der US-PS 3 379 4o8 ist eine obere Kappe relativ großer Größe verwendet, um ein Zugangsloch abzudecken, das groß genug ist, so daß das drehbare Absperrglied installiert und entfernt werden kann. Da die Kraft auf

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die Kappe direkt proportional zu ihrer Größe ist, erfordert ein größeres Zugangsloch eine schwerere Kappe, die ihrerseits mit einer größeren Anzahl von Bolzen an einem dickeren Gehäuse befestigt werden muß. Da die Innenabmessungen des Hauptströmungsweges von den Verbrauchern vorgeschrieben werden, verursacht eine Vergrößerung 'der Abmessung des Zugangsloches und der Kappe eine entsprechende Zunahme der Größe und des Gewichtes und demzufolge ansteigende Kosten des Ventiles.

Im Gegensatz zu den bekannten Ventilen erfordern die Ventile gemäß der Erfindung Zugangsdurchgänge, die lediglich 1,o bis 2,6 mal größer in ihrer Querschnittsfläche als die Querschnittsfläche des Hauptströmungsweges sind. Wenn der Hauptströmungsweg die Dichtung und der Zugangs— durchgang im Querschnitt kreisförmig sind - wie dies in der gezeigten Ausführungsform der Fall ist - braucht der Durchmesser des Zugangsdurchlasses lediglich 1,o bis 1,6 mal größer als der Durchmesser des Hauptströmungsweges zu sein. Demgegenüber sind die Zugangslöcher bei herkömmlichen Ventilen wenigstens im Durchmesser 2 mal oder 4- mal größer als der Querschnittsbereich des Hauptströmuogsweges, und dies führt zu den beträchtlichen Gewichtszunahmen, wie dies in der Tabelle gezeigt ist, weil die Kappe wenigstens 2 1/2 mal soviel Kraft ausgesetzt ist.

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Bei den erfindungsgemäßen Ventilen kann die Größe des Zugangsdurchganges 22 auf geringe Werte durch zweckmäßige Anordnung des Zugangsdurchganges und durch Verwendung speziell entwickelter, drehbarer Absperrglieder begrenzt werden. Wie gezeigt ist, ist der Zugangsdurchgang in einer Seitenwand 24 des Gehäuses angeordnet, die perallel mit der Drehachse 26 des Absperrgliedes ist, wobei er in einer solchen Lage in dieser Wand angeordnet ist, daß die Dichtung Tollständig durch den Zugangsdurchgang sichtbar ist, wenn das Absperrglied in die Ventil-Offenlage bewegt ist. Bei dieser besonderen Ausführungsform ist die Mitte des Zugangsdurchganges zu der Drehachse 26 des Absperrgliedes ausgerichtet und so angeordnet, daß der Zugangsdurchgang konzentrisch mit der Dichtung ist, wenn das Kugelsegment in die Offenstellung des Ventils bewegt ist. Diese Konstruktion vereinfacht nicht nur das Verfahren zum Beobachten und Auswechseln der Dichtung (der Zugangsdurchgang wirkt nun als eine "Schablone" und unterstützt die visuelle Bestimmung, ob die Dichtung verschoben wurde), sondern vereinfacht auch die Aufgabe des Einsetzens und Entfernens des Absperrgliedes.

Wie in Fig. 2 und 5 gezeigt ist, ist das drehbare Absperrglied 14 an einem Paar Zapfen 27 innerhalb des Gehäuses 12 angeordnet. Bei dieser Ausführungsform erstrecken sich beide Zapfen durch das Gehäuse zwecks

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leichten Entfernensj jedooh "braucht sich unter bestimmten Umständen lediglich ein Zapfen durch das Gehäuse zu erstrecken, während der andere von der Innenseite entfernt werden könnte. Um das Absperrglied 14 zu entfernen, wird es erst in die Offenstellung gedreht, in welcher die Dichtung 16 durch den Durchgang 22 freigelegt ist, wenn die Abdeckung 29 entfernt ist. Anschließend kann die Dichtung 16 entfernt werden, um einen zusätzlichen Raum zwecks Handhabung des Absperrgliedes zu schaffen. Dann werden die Zapfen '27 nach Entfernen der Halteplatten 31 entfernt, wodurch sich das Absperrglied frei innerhalb des Ghäuses bewegen kann. Durch Einsetzen seiner Pinger durch den Zugangsdurchgang kann der Bedienungsmann nun das Absperrglied zurück bis nahe seiner Schließstellung bewegen. Wenn dies getan ist, kann er das Absperrglied um 90 im Uhrzeigerdrehsinn drehen (während er in den Zugangsdurchgang schaut) bis ein Ansatz 28 des Absperrgliedes hinter dem Zugangsdurchgang 22 erscheint. Durch Ziehen des Ansatzes 28 durch den Durchgang mit einer Dreh- und Wendebewegung kann er das Absperrglied entfernen. Während diese letzte Stufe etwas schwierig zu sein scheint, kann ein Fachmann das Absperrglied in weniger als einer Minute entfernen, nachdem er die Zapfen herausgezogen hat. Der Einbau, welcher durch Umkehren dieses Verfahrens erfolgt, ist narrensicher durch Schaffen unterschiedlicher 2astschablonen in den

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Zapfen, so daß das Absperrglied lediglich auf eine Art angeordnet werden kann. Im Gegensatz zu den bekannten Ventilen ist es nicht notwendig, den Antriebsbetätiger zu entfernen, um das Ventil zu warten, da sich der obere Zapfen 27 durch den Betätigungsarm 25 erstreckt.

Die Konstruktion des Absperrgliedes ist für die vorliegende Erfindung wichtig. Wie in Fig. 4 und 5 gezeigt ist, ist die Außenfläche 3o des Absperrgliedes bei dieser Ausführungsform nahezu ein Segment einer Kugel. Ein Kugelsegment, welches einen Öffnungsspalr zwisohen den Ansätzen 28 und 28· enthält, ist gegenüber einer vollständigen Kugel bevorzugt, nicht nur wegen der beträchtlich geringeren Herstellungskosten, sondern auch weil es die Verwendung eines kleineren Zugangsdurchganges erlaubt.

Im allgemeinen ist der Krümmungsradius 32 der Kugel oder des Segments 14 ungefähr 2 mal so groß wie der Radius des Hauptströmungsraumes 20, und die Fläche des Absperrgliedes ist gerade breit genug, um die Dichtung aufzunehmen. Das Absperrglied ist gelagert, so daß es sich um die Zapfenachse 26 drehen kann. Wie in Fig. 3 und 5 gezeigt ist, ist die Zapfenachse 26 etwas von der Achse 34 des HauptStrömungsraumes 20 versetzt, so daß die leichte exzentrische Bewegung, verursacht durch diese Versetzung, die Dichtung 16 fest gegen die Dichtungsfläche 18 blockiert.

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Obwohl die Ausbildung der Außenfläche 3o des Absperrgliedes von Dichtungsfaktoren abhängig ist, ist die Konstruktion der Innenfläche 36 von den geforderten Ströeungscharakteristika gesteuert. Der Krümmungsradius 38 der Innenfläche des Absperrgliedes sollte so nahe wie möglich mit der Kontur des Hauptatrömungsraumes 2o übereinstimmen, um den Strömungswiderstand und Druckverluste auf ein Minimum herabzusetzen. Bei dieser Ausführungsform, bei welcher der Hauptströmungsraum 2o im Querschnitt kreisförmig ist, hat die Innenfläche des Absperrgliedes ungefähr den gleichen Krümmungsradius 38 wie der Hauptströmungsraum. Aufgrund dieser !Tatsache ist die Höhe 4ο des Absperrgliedes - der Abstand zwischen den äußeren Flächen des Ansatzes 28 und des Ansatzes 28' - größer als die maximale Querabmessung (hier der Radius) des Zugangsdurchganges.

Hierdurch wird verhindert, daß das Absperrglied ohne Betätigung sich entfernt, so daß Sorge dafür getragen werden muß, daß das Innere des Hauptventilgehäuses genau bestimmt werden muß, so daß dort ein Baum zum Handhaben des Absperrgliedes zwecks Entfernens vorhanden ist.

In Fig. 3 ist ein anderes Merkmal gemäß der Erfindung gezeigt. Wenn das Ventil in seine Offenlage gebracht ist und durch den Hauptventilgang 2o geschaut wird,

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wird gesehen, daß das Ventil einen geraden* Strömungsweg aufweist. Dies ist wichtig, weil ein gerader Strömungsweg !Turbulenz und Blasenbildung eliminiert, was als Druokverlust oder ein Geräusch beobachtet werden würde. Der gerade Strömungsweg wird von der Innenfläche' 36 des Absperrgliedsegmentes und von der Innenfläche des Gehäuses für den Teil des Strömungsweges begrenzt, der nicht von der Innenfläche des Absperrgliedes begrenzt ist. Wie ebenfalls in Fig. 3 gezeigt ist, gibt es keine verborgenen Taschen, die feste Partikel auffangen könnten und ein Verkleben oder Festklemmen des Absperrgliedes verursachen.

Das als besondere Ausführungsform beschriebene Ventil wurde zur Verwendung in Kernreaktorkesseln hoher Temperatur und hohen Druckes entwickelt, wo es in seine Leitung geschweißt werden muß. Bei anderen Anwendungen können Konstruktionsänderungen wünschenswert sein.

Beispielsweise kann anstelle des Anordnens der Dichtung an dem Absperrglied und der Dichtungsfläche in dem Gehäuse das umgekehrte Verfahren vorteilhaft sein, d.h., die Dichtung könnte an dem Gehäuse so befestigt sein, daß sie den Hauptventilraum 2o an dem Ort umgibt, der in Pig.1 die Bezugsziffer 18 trägt, und das Absperrglied könnte mit

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einer Dichtungsfläche an seiner Fläche längs dem Umfang des Kreises versehen sein, der mit der Bezugsziffer 16 bezeichnet ist.

Eine andere Konstruktion weist keine separate Dichtung auf und dafür eine Metall-zu-Metall-Berührung zwischen den Dichtungsflächen an dem Absperrglied und dem Körper, um das Ventil flüssigkeitsdicht zu machen. Hier wird insbesondere Sorge dafür getragen, daß die Drehachse 26 des Absperrgliedes relativ zu der Achse des Hauptströmungsraumes 34 versetzt ist, so daß dort eine ausreichende Exzentrizität vorhanden ist, um eine wirksame Metall-zuMetall-Dichtung zu schaffen. Bei anderen Anwendungen können Änderungen in der Konstruktion durchgeführt werden, ohne dabei den Kern der Erfindung zu verlassen.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

My Absperrventil mit einem Hauptventilgehäuse und einem drehbaren Absperrglied in der Form eines Kugelsegmentes, das in dem Gehäuse angeordnet ist, um den Mediumstrom dadurch zu steuern, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zugangsdurchgang mit einem Querschnittsbereich vorgesehen ist, der 1,o bis 2,6 mal größer als der Querschnittsbereich des Hauptströmungsraumes des Ventilgehäuses ist.
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zugangsdurchgang und der Strömungsraum im Querschnitt kreisförmig sind, und daß der Durchmesser des Zugangsdurchganges 1,o bis 1,6 mal größer als der Durchmesser des HauptStrömungsraumes ist.
3. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrglied in dem Gehäuse an einem Paar Zapfen angeordnet ist, von denen sich einer durch das Gehäuse erstreckt.
4. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe des drehbaren Absperrgliedes größer ist als die maximale Querabmessung des Zugangsdurchganges.

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5. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Fläche des drehbaren Absperrgliedes eine Dichtung zwecks flüssigkeitsdichten Eingriffs mit einer Dichtungsfläche ist, welche den Hauptströmungsraum in dem Gehäuse umgibt,-wenn das Ventil geschlossen ist.

6. Ventil nach Anspruch 51 dadurch gekennzeichnet,

daß die Dichtung vollständig durch den Zugangsdurchgang freigelegt ist, wenn das Absperrglied in die Offenlage des Ventils bewegt ist.

7. Ventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zugangsdurchgang konzentrisch mit der Dichtung ist, wenn das Absperrglied in die Offenlage des Ventils bewegt ist.

8. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dichtung an dem Inneren des Gehäuses angeordnet ist, welches den Hauptströmungsraum umgibt, und daß eine Diehtungsfläche an der Fläche des Absperrgliedes zwecks flüssigkeitsdichten Eingriffs gegen die Dichtung Torgesehen ist, wenn das Ventil geschlossen ist.

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9. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Metall-zu-Metall flüssigkeitsdichter Eingriff zwischen einer Oberfläche des Absperrgliedes und einer inneren Oberfläche des Gehäuses bewirkt ist, welche den Hauptströmungsraum umgibt, wenn das Ventil geschlossen ist.

10. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse des Absperrgliedes von der Achse des Hauptströmungsraumes versetzt ist, so daß das Absperrglied einen flüssigkeitsdichten Eingriff mit dem Gehäuse durch eine exzentrische Bewegung des Absperrgliedes bezüglich der Oberfläche des Gehäuses bewirkt, welche den Hauptventilraum umgibt.

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