DE2349089A1 - Stopfbuchsenloses magnetventil fuer aggressive medien - Google Patents

Description

Karlsruhe, den 25. Sept. 1973

KERNFORSCHUNG MBH _{piA ?3/54 sdt/lb}

Stopfbuchsenloses Magnetventil für aggressive Medien

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Zusatz zu P 22 25 689.$-12

Die Erfindung betrifft ein Stopfbuchsenloses Magnetventil für aggressive Medien gemäß der Patentanmeldung P 22 25 689.^-12.·

Solche Ventile in stopfbuchsenloser Ausführung, das heißt ohne Betätigungsdurchführung nach außen, werden infolge ihrer dichten Kapselung vorzugsweise in kerntechnisehen Anlagen eingesetzt. Zu den Anforderungen, die an die Dichtigkeit gestellt werden müssen, treten weitere Forderungen nach Strahlenbeständigkeit und nach Korrosionssicherheit. In Wiederaufarbextungsanlagen für bestrahlte Kernbrennstoffe eingesetzte Ventile müssen säurefest sein und darüberhinaus bei Schmutzunempfindlichkeit eine hohe Betriebssicherheit über lange Zeit gewährleisten. Ein für diese Zwecke geeignetes Magnetventil ist in der deutschen Patentanmeldung 22 25 689.¥-12 beschrieben. Bei herkömmlichen Ventilen sind diese Bedingungen jedoch schlecht erfüllbar, da die zwangsläufig durch den Druckausgleich mit dem abzusperrenden Medium in Berührung kommenden Kerne aus ferritischem Material sich z.B. in hochkonzentrierter Salpetersäure auflösen. Ein Übergang auf säurefeste Kernmaterialien ist nicht möglich, da einerseits säurefeste, austenitische Materialen

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nicht magnetisierbar sind und andererseits ferritische, jedoch hochlegierte korrosionsfeste Stähle bei häufiger Schaltung einen Aufmagnetisierungseffekt zeigen können, der die Funktionssicherheit des Ventiles beeinträchtigen könnte. Um somit ein Hängenbleiben der Ventilmagnete mit Sicherheit zu verhindern, sind, von den magnetischen Eigenschaften her gesehen,ferritische Weicheisenkerne erforderlich, da die sich in hochradioaktiven Anlagen in Betrieb befindlichen Ventile nur sehr schwer und mit großem Aufwand austauschen lassen. Weitere Ventile zum Stand der Technik sind der der Hauptanmeldung entsprechend gewürdigt.

Den Stand der Technik umfassend und ausgehend von einem Ventil gemäß der Hauptanmeldung stellt sich nun für die vorliegende Erfindung die Augabe, ein solches Ventil bezüglich seiner Korrosionsfestigkeit und -sicherheit noch weiter zu verbessern.

Erfindungsgemäß wird nun diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die am Ventil befindlichen Gewinde gegenüber dem aggressiven Medium abgedichtet sind und nicht mit ihm in Berührung stehen. Bei dem Hauptgewinde des Ventiles erfolgt diese Abdichtung in vorteilhafter Weise dadurch, daß die Hülse am unteren Ende ihres Gewindes, mit welchem sie in das Ventilgehäuse eingeschraubt ist eine zur Ventilachse geneigte Anschrägung aufweist, und daß in das Gehäuse eine diese Anschrägung aufnehmende ringförmige Fase eingebracht ist, in welche die Anschrägung eingedrückt ist, wobei der Neigungswinkel der Fase zur Ventilachse und Neigungswinkel der Anschrägung unterschiedlich sind, so daß eine kegelförmige Liniendichtung entsteht. Dabei ist es von besonderem Vorteil, daß der Neigungswinkel der Fase zur Ventilachse vorzugsweise größer als der Neigungswinkel der Anschrägung ist. Ein weiterer vorteilhafter Erfindungsgedanke zur Verbesserung der Korrosionsfestigkeit besteht darin, daß an den, dem Ventilkörper abgewendeten Seiten des Anschlußgewindes für die Zu- und Ableitungen des Ventiles an diese ein kegelstumpfförmiger Ansatz angebracht ist, auf welchen das Anschlußrohr aufgeschoben und mit Hilfe einer Überwurfmutter auf dem Gewinde angepreßt ist. Durch diese besondere Ausbildung der Gewinde bzw. durch die besondere Anordnung der Dichtungsflächen sind die Gewinde nicht dem korrosiven Medium ausgesetzt. Dadurch wird einerseits Spaltkorrosion vermieden und andererseits können sich keine Reste festsetzen, die sich aus dem

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Ventil nur noch schlecht entfernen lassen würden. Einzelheiten der Erfindung sind in den Figuren 1 und 2 näher erläutert. Die Figur 1 zeigt ein Ventil gemäß der Hauptanmeldung und die Figur 2 das Detail A aus der Figur 1.

Die Figur 1 zeigt im Querschnitt das Ventilgehäuse 1, das an seiner Oberseite mit der hohlen Hülse 2 dicht verschraubt ist. Ventilgehäuse 1 und Hülse 2 schließen einen Ventilraum 7 ein, der über den Ventilsitz 8 und die^EinlaufÖffnung 9 mit den Zu- bzw. AblaufÖffnungen 5 und 6 in Verbindung steht. Der obere Teil der Hülse 2 ist durch eine Zwischenwand 10 abgedichtet, über welcher sich der vom Ventilraum 7, bzw. dem zu schaltenden Medium getrennten Hülsenkern 11 befindet. Der Hülsenkern 11 bildet einen Teil des Schaltmagnetes. Außerhalb der Hülse 2 ist um diese herum nicht dargestellte Wicklung zur Erzeugung des magnetischen Feldes angeordnet. Im Innenraum der Hülse 2, der einer kreiszylindrischen Bohrung entspricht, gleitet mit geringem Spiel der ebenfalls kreiszylindrischen Magnetankerträger 3. Dieser weist die Form eines Doppelnapfes mit zwei Räumen 12 und 13 auf. In dem nach außen durch den Deckel 14 gekapselten oberen Raum 12 des Trägers 3 ist der Magnetanker 4 angeordnet. Der Magnetanker 4 wird von einer Bohrung 15 durchsetzt, die den unteren Napfraum 13 mit dem oberen Teil des Ventilraumes T verbindet. Die Bohrung 15 ist gegenüber dem Magnetanker 4 durch das Rohr 16 abgekapselt, welches mit dem Deckel und der Napfzwischenwand 17 dicht verschweißt ist. Durch diese Bohrung 15 entsteht somit eine Verbindung von Ober- zur Unterseite des Magnetes, der jedoch nicht mit dem zu schaltenden Medium in Berührung kommen kann* Der untere Teil des Trägers 3 trägt eine Nase 19, durch welche sich der Träger 3 an der Hülse 2 mittels der Schraubenfeder 20 abstützt. Dadurch wird der Träger 3 ständig gegen den Ventilsitz 8 angedrückt. Das Verschlußteil besteht aus einer Kugel 21, die sich durch die Feder 22 an der Zwischenwand 17 abstützt. Am Herausrutschen aus dem Raum 13 wird die Kugel 21 durch die eingewalzte untere Napfwand 23 gehindert. Die Kugel 21 ragt jedoch aus dem Raum 13 heraus und wird mittels der beiden Federn 20 und 22 in den Ventilsitz 8 des Ablaufes 6,gedrückt. .

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Um einen rascheren Druckausgleich beim Bewegen des Trägers 3 zwischen den Räumen 7 und 18 über die Bohrung 15 sicherzustellen, ist die Wandung des unteren Napfraumes 13 mit der Bohrung 24 versehen, durch welche das zu schaltende Medium im Raum 7 nach oben abströmen kann.

Bei dem beschriebenen Ventil sind alle Teile bis auf den Magnetanker 4 aus säurefestem Material, z.B. außer der Kugel 21 aus dem Werkstoff Nr. 4541 gefertigt. Der völlig gekapselte Anker 4 kann aus ferritischem Weicheisen bestehen und nur nach den magnetischen Eigenschaften ausgelegt werden. Für die Kugel 21 ist synthetischer Rubin als Werkstoff vorgesehen, der als Abdichtungswerkstoff auf Stahl für seine hohe Lebensdauer und seine geringe Verschleißanfälligkeit bei aggressiven Medien bekannt ist. Die freifedernde Anpressung der Kugel ist zur genauen Zentrierung des Ventilsitzes notwendig, auch kann dadurch ein Drehen der Kugel erzielt werden, was sich auf den Kugelverschleiß günstig auswirkt. Der Durchmesser der Bohrung 15 kann etwa 2-5 mm bei einem Durchmesser von ca. 15 mm der Hülse 2 betragen. Einen entsprechenden bzw. größeren Querschnitt weist auch die Öffnung 24 auf, sowie der Ringraum zwischen der Nase 19 und der Begrenzungswand des Innenraumes 7 an' der Hülse 2. Dadurch ist genügend freier Strömungsquerschnitt vorhanden, so daß ein Medienaustausch zwischen den Räumen 7 und 18 auch durch Verschmutzungen nicht behindert wird. Auch kleinexe Festkörper können dabei hin und her wandern, ohne die Kucel 21 zu blockieren

An den, dem Ventilkörper 1 abgewendeten Seiten der Gewinde 26 und

27 der Zu- und Ableitungen 5 und 6 sind kegelstumpffcrmige Ansätze

28 und 29 angebracht, auf welche die Zu- bzw. Ableitungen 30 und 31 aufgeschoben sind. Auf die Gewinde 26 und 27 sind Überwurf muttern 32 und 33 geschraubt, mit deren konischen öffnungen 34 und 35 die vorzugsweise aus PVC bestehenden Schlauchleitungen 30 und 31 auf die konischen Ansätze 28 und 29 gepreßt werden. Die abdichtende Stelle befindet sich bei dieser Art von Kegeldichtungen ganz vorne an den Spitzen der Ansätze 28 und 29, da die elastischen Leitungen über diese Kanten hinweggezogen sind. Somit sind die Gewinde 26 und 27 durch eine Dichtung von dem im Ventil zu schalten-

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den Medium getrennt und können nicht verunreinigt werden, was bei radioaktiven Stoffen stets einen großen Dekontaminationsaufwand bedingt.

In der Figur 2 ist die Einzelheit A der Figur 1 gezeigt. Es handelt sich um die Dichtungssteile zwischen dem Ventilgehäuse 1 und der Hülse 2, die mittels des Gewindes 36 verschraubt sind. Diese Stelle ist im Prinzip ähnlich wie die Anschlüsse der Leitungen ausgebildet, d.h. eine Berührung des Gewindes 36 mit der korrosiven Flüssigkeit im Innenraum 7 soll vermieden werden. Aus diesem Grund wird die abzudichtende Stelle 37 zwischen Gehäuse 1 und Hülse 2, zwischen Gewinde 36 und Innenraum 7 gelegt. Dazu ist am Boden des Gehäuses 1 eine ringförmige und geneigte Fase 38 angebracht, die am Rand des Raumes 7 unter dem Gewinde 36 verläuft. Am unteren Ende der Hülse 2 unterhalb des Gewindes 36 ist eine ring- bzw. kegelförmige Anschrägung 39 angedreht, die eine scharfe Ringkante an ihrem unteren Ende aufweist. Beim Einschrauben der Hülse 2 in den Körper 1 wird diese Ringkante in die Fase 38 gedruckt und es entsteht die kreisförmige Dichtungsstelle 37, die somit praktisch aus einer kegelartigen Liniendichtung besteht und eine sehr gute Abdichtung im Bereich von ca. 10 Torr 1/sec. ermöglicht . Dazu müssen die Neigungswinkel der Fase 38 und der Anschrägung 39 unterschiedlich sein, der Winkel der Fase 38 ist vorzugsweise größer als der der Anschrägung 39, bezogen auf die Ventillängsachse 40.

Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß durch das Innenliegen der Dichtungen eine Spaltkorrosion durch das Medium in den Gewinden am Ventil vermieden wird und auch im Gewinde selbst kein schlecht dekontaminierbarer Rest bzw. Wert stoff verbleibt. Daneben wird bei den Anschlüssen der Leitungen ein besonders glatter Strömungsdurchgang erzielt, da die dort eingesetzten Kegeldichtungen ganz an ihrer Spitze abdichten können.

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Claims (3)

■ - 6 - GESELLSCHAFT FÜR „a,BVll1io -. ,,- Co ._ 1Q^, KPRNFnpqrffliNr mrw Karlsruhe, den 25. Sept. 1973 KERNFORSCHUNG MBH pIA η^/%Sdt/lb Patentanspr üche;

1.) Stopfbuchsenloses Magnetventil für aggressive Medien gemäß der Patentanmeldung P 22 25 689.^-12, dadurch gekennzeichnet, daß die am Ventil befindlichen Gewinde ( 26, 27, 36) gegenüber dem aggressiven Medium abgedichtet sind und nicht mit ihm in Berührung stehen.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse

(2) am unteren Ende ihres Gewindes (36), mit welcher sie in in das Ventilgehäuse (1) eingeschraubt ist, eine zur Ventilachse (40) geneigte Anschrägung (39) aufweist und daß in dem Gehäuse (1) eine die Anschrägung (39) aufnehmende, ringförmige Fase (38) eingebracht ist in welche die Anschrägung (39) eingedrückt ist, wobei der Neigungswinkel der Fase (38) zur Ventilachse (40) und Neigungswinkel der Anschrägung (39) unterschiedlich sind, so daß eine kegelförmige Liniendichtung (37) entsteht .

3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel der Fase (38) zur Ventilachse (40) vorzugsweise größer als der Neigungswinkel der Anschrägung (39) ist.

4· Ventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der, dem Ventilkörper (1) abgewendeten Seite des Anschlußgewindes (26, 27) für die Zu- und Ableitungen des Ventiles, an dieses ein kegeIstumpfförmiger Ansatz (28, 29) angebracht ist, auf welchen das Anschlußrohr (30, 31) aufgeschoben und mit Hilfe einer Überwurfmutter (32, 33) auf dem Gewinde (26, 27) gegen den Ansatz (28, 29) angepreßt ist.

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