DE2351181A1 - Hochdruckventil fuer gasfoermige medien - Google Patents

Hochdruckventil fuer gasfoermige medien

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Hugh Beairsto Carr
Harry Phillip Finke
Carl Dean Wilson
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Bloom Engineering Co Inc
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Description

Hochdruckventil für gasförmige Medien
Die Erfindung betrifft das Gebiet der Ventile und bezieht sich insbesondere auf ein über drei Hebel betätigbares Ventil für unter hohen Drücken stehende gasförmige Medien.
Ventile von einer Größe bis zu etwa 4500 mm im Durchmesser werden als Regel-, Absperr- oder Sicherheits-Absperrorgane für unter Druck, häufig bis zu etwa 70 310 mm WS, stehende gasförmige Medien verwendet. Derartige Ventile sind in Hochöfen erforderlich, wo der. Gebläsewind für den Hochofen gegen den Weg des Gases durch den heißen Ofen geleitet wird. Aufgrund der beschränkten Raumverhältnisse an ihren Einbaustellen ist es zweckmäßig, derartige Ventile so raumsparend wie möglich auszuführen. '
Ein derartiges Ventil benötigt keinen Überbau und ist über drei Hebel betätigbar, von denen der mittlere angetrieben und an einen Ventilteller angeschlossen ist, welcher mit einem entsprechenden Sitz im Ventilgehäuse zusammenwirkt. In der Schließstellung steht der Ventilteller senkrecht und parallel zur Längsachse des Ventilgehäuses in satter Anlage am Ventilsitz und schafft somit eine vollkommene Abdichtung.
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Außerhalb des Ventilgehäuses und rechtwinklig zu dessen Längsachse ist eine Antriebswelle angeordnet. Zu Beginn bewegt sich der Ventilteller bei paralleler Führung vom Ventilsitz weg und wird dann unter der Wirkung der Steuerarme oder Betätigungshebel um 90 in die Offenstellung geschwenkt.
In solchen Anwendungsfällen wie z.B. Hochöfen, müssen Ventile dieses Typs gegen Druckunterschiede arbeiten, so daß sich beim Öffnen Probleme ergeben. Zum Druckausgleich hat man Anordnungen mit Umgehungsleitung und Hilfsventil verwendet, jedoch erfordern solche Anordnungen selbstverständlich zusätzlichen Raum und Oberbau-Konstruktion, so daß sie sich dort, wo ein Minimum an Raumbedarf angestrebt wird, von selbst verbieten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mitteln ein Ventil für gasförmige Medien unter Druck zu schaffen, das die gestellten Forderungen in besonders zuverlässiger Weise erfüllt.
Diese Aufgabe wird mit einem Ventil der eingangs erwähnten Art gelöst, bei dem erfindungsgemäß eine.Vorrichtung zum Druckausgleich zwischen entgegengesetzten Seiten des Hauptventiltellers innerhalb des Ventiles selbst angeordnet ist. Die Entlastungsöffnung, über welche der Druckausgleich herbeigeführt wird, ist durch die Antriebsvorrichtung des Ventils steuerbar und laßt sich tatsächlich mit dem gleichen Haupthebel öffnen und schließen.
Ein wichtiges Merkmal der Erfindung besteht darin, daß in dem Ventilteller eines über drei Hebel betätigbaren Ventils eine Entlastungsöffnung ausgebildet ist, und daß der Mittelhebel sowohl den Ventilteller als auch die Verschlußvorrichtung für die Entlastungsöffnung betätigt.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen mehrerer Ausbildungsbeispiele mit weiteren Einzelheiten erläutert. In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine Seitenansicht eines über drei Hebel betätigbaren Ventils nach der Erfindung,
Fig. 2 einen Schnitt längs der Schnittlinie H-II in Fig. 1,
Fig. 3 einen Schnitt längs der Schnittlinie HI-III in Fig. 2, . '
Fig. 4 einen Schnitt bei geschlossener Entlastungsöffnung,
Fig, 5 einen Schnitt bei geöffneter EntlastungsÖffnung und geschlossenem Ventil,
Fig. 6 einen Schnitt bei geöffnetem Ventil,
Fig. 7- einen Schnitt bei durch eine Verschlußvorrichtung in abgewandelter Ausbildungsform abgesperrter EntlastungsÖffnung,
Fig. 8 einen· Schnitt bei geöffneter Entlastungsöffnung entsprechend Fig. 7 und geschlossenem Ventil,
Fig. 9 einen Fig. 7 ähnlichen Schnitt bei geöffnetem -.: Ventil,
Fig. 10 einen Schnitt längs der Schnittlinien X-X in , ■
Fig. 7, . ■ ■ :■·
Fig. 11 einen Sehnitt'längs der Schnittlinien XI-XI in Fig. 7, "
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Fig. 12 einen Schnitt durch eine weitere Ausbildungsform einer Verschlußvorrichtung für eine Entlastungsöffnung,
Fig. 13 einen Fig. 12 ähnlichen Schnitt bei geöffneter Entlastungsöffnung,
Fig. 14 einen Fig. 12 ähnlichen Schnitt bei geöffnetem Ventil und
Fig. 15 einen Schnitt durch eine weitere Ausbildungsform einer Verschlußvorrichtung für eine Entlastungsöffnung.
Das in seiner Gesamtheit mit 10 bezeichnete Ventil weist ein Ventilgehäuse 11 auf, welches von einer Öffnung durchsetzt ist. Rings um diese Öffnung ist ein ringförmiger Ventilsitz 13 ausgebildet, der einen Ventilteller 12 aufnimmt. Außerhalb des Ventils- 10 ist eine Ventil-Verstellvorrichtung 14 angeordnet. Eine von dieser ausgehende Ventilantriebswelle 33 ist in einem Ventilantriebswellen-Gehäuse 15 untergebracht und erstreckt sich rechtwinklig zur Längsachse des Ventilgehäuses Die Ventil-Verstellvorrichtung 14 wirkt auf den Ventilteller über einen Mittelhebel 16, der mit der Antriebswelle 33 verkeilt ist. Mit dem Ventilgehäuse sind Steuerarme oder Betätigungshebel 17 über Betätigungshebel-Halterungen 18 und Zapfen 31 verbunden. Diese Betätigungshebel sind an ihrem vorderen Ende (Distalende) in einer nachstehend beschriebenen V/eise an den Ventilteller 12 angeschlossen und bilden zusammen mit dem Mittelhebel 16 die die Schwenkung des Ventiltellers bestimmenden Steuerarme. Das Ventilgehäuse 11 weist einen üblichen Ringflansch 34 zum Anbau an das Fördergefäß für die gasförmigen Medien auf (Fig. 1).
Ein wichtiges Merkmal der Erfindung besteht in einer im Ventilteller 12 ausgebildeten Entlastungsöffnung, die mi.t dem
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Mittelhebel 16 des oben beschriebenen Drei-Hebel-Ventils 10 gesteuert ist. Im gezeigten Beispiel ist im Ventilteller 12 eine Entlastungsöffnung 20 ausgebildet, welche diesen an der Längsachse des Ventilgehäuses 11 durchsetzt und eine Stufe aufweist, so daß an der Entlastungsöffnung ein Ventilsitz 32 zur Aufnahme eines Entlastungs-Ventiltellers oder Vorhub-Ventiltellers 19 gebildet ist. Der Vorhubteller 19 ist stoffschlüssig, beispielsweise durch Schweißen mit zwei mit Zwischenabstand angeordneten Stützen 29 für den Vorhubteller verbunden, zwischen denen der Mittelhebel 16 aufgenommen ist» Dieser ist in den Vorhubteller-Stützen 29 mit einem in einer Lagerbuchse 26 drehbaren Mittelhebelr-Zap'fen 25 schwenkbar gelagert (Fig* 2):
Von den Vorhubteller-Stützen 29' im Abstand nach außen sind mit dem Ventilteller 12 zwei Stützen 35 stoffschlüssig^ beispielsweise durch Schweißen verbunden» In miteinander fluchtend in den beiden Stützen 35 ausgebildeten Aussparungen · sind mit Lagerbüchsen 28 Führungszapfen 27 und mit Lagerbüchsen 23 Verbindungszapfen 22 aufgenommen. Die Verbindungszapfen 22 durchdringen ebenfalls jeweils eine Lagerbüchse 21 in den Betätigungshebeln 17? so daß diese an den Stützen 35 schwenkbar gelagert sind. Die Verbindungszapfen 22- sind mit Sicherungsscheiben 24 unverlierbar festgehalten (Pig» 2)„
Jede der Vorhubteller-Stützen 29 weist einen Blindschütz 30 zur Aufnahme des Führungszapfens 27 und des Verbindungszapfens 22 aufο Der Hubweg des Vorhubtellers 19 ist bestimmt durch den Abstand zwischen der Stirnwand des BlindSchlitzes 30 und dem Führungszapfen 27 s der in nachfolgend beschriebener V/eise zur Anlage an dieser Stirnwand kommt (Fig. 2 und 3)°
Es sei nun die Arbeitsweise des erfindungsgemäß ausgebildeten Drei-Hebel-Ventils mit Entlastungsöffnung beschrieben» In . . einer Schließstellung liegt der Ventilteller 12 am Ventilsitz und der Vorhubteller 19 am Sitz 32 der Entlastungsöffnung an (Fig. 4)ο Sobald die Ventil-Verstellvorrichtung 14 die
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Antriebswelle 33 in Drehung versetzt, führt der mit dieser verkeilte Mittelhebel 16 eine Schwenkbewegung aus und bewegt den Vorhubteller .19 vom Ventilsitz 32 der Entlastungsöffnung weg, so daß am Ventilteller 12 ein Druckausgleich stattfinden karin. Der Vorhubteller bewegt sich ungehindert-, bis die Stirnwand des Blindschlitzes 30 zur Anlage am Führungszapfen 27 kommt. Zu diesem Zeitpunkt verschiebt sich der gesamte Ventilteller 12 um einen kleinen Betrag parallel weg vom Ventilsitz 13 (Fig. 5)° Die Betätigungshebel 17.wirken dann als Steuerarme und schwenken den gesamten Ventilteller 12 um 90° in eine Offenstellung (Fig„ 6)o Die Schwenkung des VentiV tellers wird in der 90°-Stellung mit einem Anschlag 36 gestoppt, der naeh unten in die im Ventilgehäuse 11 ausgebildete Öffnung hineinragt (Figo 4 bis 6)«
In Figo 7 bis 11 ist eine weitere Ausbildungsform dargestellt. Eine ein Ventilgehäuse 40 dureii&ei-senae Mit te ".Öffnung ist mit einer Schulter (Stufe) versahen. 4 so daß ein Ventilsitz 42 gebildet ist» Mit diesem wirkt wie bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel ein Ventilteller 41 zusammen. Der hier gewölbt ausgeführte Ventilteller 41 könnte wie bei der oben beschriebenen Ausbildungsform ebenfalls flach ausgebildet sein. Eine (nicht gezeichnete) VentJl-Verstellvorrichtung treibt über eine Antriebswelle 43 einen an diese angeschlossenen Mittelhebel 44 an. Dieser ist an eine nachfolgend näher erläuterte Verschlußvorrxchtung angelenkt. Kit dem Ventilgehäuse 40 sind Betätigungshebel 45 über Zapfen 47 und Betätigungshebel-Halterungen 46 verbunden.
Der Ventilteller 41 weist eine an der Längsmittellinie des Ventilgehäuses 40 angeordnete Entlastungsöffnung 48 auf, die von einer ringsum verlaufenden Schulter 58 begrenzt ist, welche ebenfalls einen der Entlastungsöffnung zugeordneten Ventilsitz 57 bildet. An die Schulter 58 ist ein in der Entlastungsöffnung 48 angeordneter dreiteiliger, sternförmiger Körper 51 angeschlossen, der eine Mittelöffnung 52 aufweist.
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Mit der Schulter 58 ist ebenfalls ein dreiteiliges Joch 50 verbunden, dessen Mittelöffnung 53 mi"fc der Mittelöffnung im sternförmigen Körper 51 in Deckung steht und von dieser Abstand hat.
Zur Verschlußvorrichtung gehört ein Vorhubteller 49» der . eine nach hinten gerichtete, die Mittelöffnung 53 des Jochs durchdringende Verlängerung 54 aufweist und an den Mittelhebel 44 angelerikt ist. Eine weitere, nach vorn gerichtete Verlängerung 55 des Vorhubtellers 49 durchdringt die Mittelöffnung 52 des· sternförmigen Körpers 51 und ist in dieser geführt, wenn der Vorhubteller 49 in und außer Eingriff mit dem Ventilsitz 57 der Entlastungsöffnung bewegt wird.
Die Arbeitsweise des in Fig. 7 bis 11 gezeigten Ausführungsbeispiels ist wie folgt: Bei der anfänglichen, durch die Drehung der- Antriebswelle 43 bewirkten Schwenkbewegung des Mittelhebels 44 wird der Vorhubteller 49 außer Eingriff mit dem Ventilsitz 57 der Entlastungsöffnung gebracht,, so daß am Ventilteller 41 Druckausgleich stattfinden kam. Der Vorhubteller 49 kommt dann mit seiner nach hinten gerichteten Fläche zur Anlage an dem die Mittelöffnung 53 umschließenden Mittelteil des Jochs 50.. Da dieses über die Schulter 58 fest mit dem Ventilteller 41 verbunden ist9 verschiebt sich dieser in seiner .Gesamtheit parallel weg vom Ventilsitz Die Betätigungshebel 45 sind mit dem Ventilteller 41 über Stützen 56 verbunden und steuern die Bewegung des Ventiltellers 41 in der Weise, daß dieser nach der vom Ventilsitz 42 we,
wird.
42 weg gerichteten Parallelverschiebung um 90 geschwenkt
Fig. 12 bis 14 zeigen eine weitere Ausbildungsform, bei der ein Ventilgehäuse 60 eine.Mittelöffnung aufweist, die von einem mit einem Ventilteller 61 zusammenwirkenden Ventilsitz 62 begrenzt ist. Ein Mittelhebel 64 ist mit einem Verbindungsgestänge 66 verbunden, welches seinerseits an eine von einer
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Ventil-VersteilVorrichtung angetriebene Welle 63 angeschlossen ist. Der Mittelhebel 64 weist einen rastenförmig ausgebildeten Teil 71 auf, mit dem er zur Erzeugung der notwendigen Bewegung im Betrieb an einem Wellengehäuse 72 angreift.
Der Ventilteller 61 ist von einer an der Mittellängslinie · des Ventilgehäuses 60 angeordneten Entlastungsöffnung 67 durchsetzt. Mit dem Ventilteller 61 ist weiterhin eine Gleitbahn 69 verbunden, die mit der Entlastungsöffnung 67 in Deckung steht. Ein an den Mittelhebel 64 angelenkter Vorhubteller 68 ist in der Gleitbahn 69 längsverschieblich angeordnet .
Mit beginnender Drehung der Antriebswelle 63 schwenken auch das Verbindungs ge stange 66 und der Mittelhebel 64 und zwingen den Vorhubteller 68, sich längs der Gleitbahn 69 aus der deekungsgM.ch.en Anlage an der Entlastungsöffnung 67 zu bewegen, so daß diese zum Druckausgleich zwischen den beiden Seiten des Ventiltellers 61 geöffnet wird. Bei weiterem Schwenken des Mittelhebels kommt der rastenförmig ausgebildete Teil 71 am Antriebswellen-Gehäuse 72 zur Anlage, so daß weitere Bewegung der Antriebswelle 63 die Parallelverschiebung des Ventiltellers 61 weg vom Ventilsitz 62 bewirkt. Die über Stützen JO an den Ventilteller 61 angelenkten Betätigungshebel 65 drängen den Ventilteller anschließend in eine Schwenkung um 90° in eine Offenstell·
beschriebenen Ausführungsbeispielen.
Schwenkung um 90° in eine Offenstellung wie bei den zuvor
Die Entlastungsöffnung muß nicht, wie bei der Ausbildungsform entsprechend Pig. 12 bis 14, an der Längsmittellinie des Ventilgehäuses angeordnet sein, sondern kann, wie am Beispiel einer Entlastungsöffnung 75 in Fig. 15 dargestellt, gegenüber dieser Bezugslinie versetzt sein.
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Claims (9)

1 -43 767 ARS PR Ü Ö H E
Mj · Ventil mit einem Ventilgehäuse mit einer zylindrischen Öffnung, einem sich rings um die Öffnung erstreckenden Ventilsitz, und mit einem in der Öffnung angeordneten und in deckungsgleiche Anlage am Ventilsitz "bringbaren Ventilteller, dadurch gelee η η ζ e i c.hne t? daß zwei Betätigungshebel (17;45;65) und ein motorisch angetriebener Mittelhebel (16;44;64) schwenkbar so angeordnet sind, daß sie den Ventilteller (12;41J61) in einer ersten Bewegung parallel vom Ventilsitz (13?42|62) weg bewegen und dann um 90° in eine voll geöffnete Stellung schwenken^ daß der Ventilteller (12;41j61) von einer Entlastungsöffnung (20;48;67) durchsetzt ist, und daß zum Öffnen und Absperren der Entlästungsöffnung (20;48;67) mit dem Mittelhebel (16;44;64) -betriebsmäßig eine Verschlußvorrichtung (19,29; 49,54,55; 68870) verbunden ist, die sich vor der ersten Bewegung des Ventiltellers (12;41;61) öffnet.
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verschlußvorrichtung (19,29) ein Verschlußglied (19) gehört, welches einen Blindschütz (30) aufweist und zum Absperren der Entlastungsöffnung (20) an den Mittelhebel (16) angelenkt ist, daß mit dem Ventilteller (12) starr eine Stütze (35) verbunden ist, die mit wenigstens einem der Betätigungshebel (17) gelenkig verbunden ist, und daß von der Stütze (35) wenigstens zwei Rollen (27) ausragen und betriebsmäßig in den Blindschlitz (30) eingreifen^ wobei das Verschlußglied (19) sich unabhängig vom Ventilteller (12) entlang der Rollen (27) bewegt, bis das Stirnende des Blindschlitzes (30) an einer Rolle (27) angreift und dadurch die erste Bewegung des Ventiltellers (12) auslöst.
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3. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verschlußvorrichtung (68,70) ein Verschlußglied (68) gehört, das gelenkig so an den Mittelhebel (64) angeschlossen ist, daß es die.Öffnung (67) absperrt, indem es sich über diese schiebt.
4. Ventil nach Anspruch 1, mit einem am Ventilteller angebrachten Führungsjoch, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsjoch. (50) im Abstand von der Ent las tungs Öffnung (48) eine mit dieser fluchtende Mittelöffnung (53) aufweist, daß zur Verschlußvorrichtung (49» 54 ρ 55) ein an einer Welle (54,55) angebrachtes Verschlußglied (49) gehört, das die Entlastungsöffnung (48) abzusperren vermag, und daß die Welle (54f55) die Mittelöffnung (53) durchdringt und an den Mittelhebel (44) angelenkt iste wobei das Verschlußglied (49) in einer Offenste living durch Anlage am Führungsjoch (50) die erste Bewegung des Ventiltellers (41) auslöst»
5. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußglied (12) eine Scheibe ist, an die zwei parallele, mit Zwischenabstand angeordnete Stützen (29) angeschlossen sind, von denen jede einen Blindschlitz (30) aufweist.
6. Ventil nach Anspruch 3? dadurch gekennzeichn e t, daß am Ventilteller (61) um die Entlastungsöffnung (67) ein Führungsrahmen (69) angebracht ist, in dem die Verschlußvorrichtung (68) verschieblich aufgenommen ist, und
daß der Mittelhebel (64) über ein mit/§ißrWn (63) schwenkbar gelagertes Verbindungsgestänge (66) mit dem Ventilgehäuse (60) verbunden ist und einen rastenförmig ausgebildeten Teil (71) besitzt, der nach dem Öffnen der Entlastungsöffnung (67) am Zapfen (63) angreift, um die erste Bewegung des Ventiltellers (61) auszulösen.
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7. Ventil nach. Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß die Entlastungsöffnung ä(67) an der Mittelachse
des Ventiltellers (61) angeordnet ist.
8. Ventil nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß die Entlastungsöffnung (75) gegenüber der Mittelachse des Ventiltellers radial versetzt ist.
9. Ventil nach Anspruch.4, dadurch gekennzeichnet, daß in der EntlastungsÖffnung (48) ein mit einer
Mittelöffnung (52) versehener sternförmiger Körper (51) angeordnet ist, daß rings um die Entlastungsöffnung (48) ein
Ventilsitz (57) zur Aufnahme des Verschlußgliedes (49) ausgebildet ist, und daß die Welle (54,55) des Verschlußgliedes
(49) beiderseits des Verschlußgliedes (49) verlängert ist
und in der Mittelöffnung (52) des sternförmigen Körpers (51) aufgenommen ist.
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