DE2403679C3 - Klappenventil zur Absperrung gasförmiger Medien - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Klappenventil zur Absperrung gasförmiger Medien mit einer um eine jo Ventilspindel schwenkbaren Hauptventilscheibe, wobei die Ventilspindel das Ventilgehäuse mittig durchdringt und die Dichtfläche des Ventilgt wäuses eine konkave Kugelfläche ist, deren Kugdzemrum im Zentrum der Ventilspindel liegt «

Bei einem bekannten Klappenventil dieser Art hat die Hauptventilscheibe zwei Dichtungsringe, die in einem axialen Abstand mittels Dichtungssitzen und Halteschrauben befestigt sind. Zur Verhinderung eines Verschleißes der Dichtungsringe beim Schließen des -to Klappenventils ist die Achse der Ventilspindel leicht exzentrisch zur Mitte des Ventilgehäuses angeordnet. Die beiden Dichtungsringe sollen gleichmäßig an die Dichtflächen des Ventilgehäuses angedrückt werden. Wenn einer der Dichtringe undicht wird, kann das « strömende Medium in einen zwischen den beiden Dichtungsringen in der Hauptventilscheibe vorgesehenen Entlüftungsring einströmen, von wo aus es an die Außenluft abströmen kann. In diesem Falle würde nur noch einer der Dichtungsringe eine Abdichtung gewährleisten. Sollte auch dieser Dichtungsring undicht werden, so ist das ganze Klappenventil undicht Das bekannte Klappenventil eignet sigh aufgrund der gummielastischen Dichtungsringe nicht zur Absperrung gasförmiger Medien von hoher Temperatur und insbesondere solcher Medien, die Schwefeldioxyd oder andere aggressive Komponenten beinhalten, wie sie beispielsweise in den Abgasen eines Kessels oder eines Gaserzeugers vorhanden sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein &o Klappenventil der eingangs genannten Art zu schaffen, das eine absolute Abdichtung auch gasförmiger Medien hoher Temperatur und gasförmiger, mit aggressiven Bestandteilen wie Schwefeldioxyd durchsetzter Medien gewährleistet. ^h>

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, (a) daß die Dichtfläche der Hauptventilscheibe eine an die konkave Dichtfläche des Ventilgehäuses angepaßte konvexe Kugelfläche ist, deren Zentrum im Zentrum der Ventilspindel liegt, (b) daß parallel und in einem Abstand zur Hauptventilscbeibe auf der Seite des abzudichtenden Mediums eine kreisförmige, an der Ventilspindel befestigte Hilfsventilscheibe angeordnet ist, zwischen deren äußerem Umfang und dem zugeordneten inneren Umfang des Ventilgehäuses ein Zwischenraum gebildet ist, und (c) daß in den zwischen den Ventilscheiben gebildeten Sperrluftfangraum druckbeaufschlagter Frischluft mit einem Druck, der größer als der Druck des abzudichtenden Mediums ist bei geschlossenem Ventil zuführbar ist

Das erfindungsgemäße Klappenventil, das durch die Kombination der Merkmale a, b und c charakterisiert ist, arbeitet ohne elastische Dichtelemente. Es ist bekannt daß derartige Dichtelemente bei Einwirkung heißer Medien und bei Einwirkung von in heißen Medien enthaltenen Schadstoffen, wie beispielsweise Schwefeldioxyd, zerstört werden. Das erfindungsgemäße Klappenventil weist keinerlei Berührungsflächen zwischen den Ventilscheiben und dem Ventilgehäuse auf. Gemäß dem Merkmal a besitzt die Hauptventilscheibe, die mit der Ventilspindel fest verbunden ist und um deren Achse schwenkbar ist eine konvexe Kugelfläche, deren Zentrum im Zentrum der Ventilspindel liegt Mit dieser Kugelfläche kann die Hauptventilscheibe quasi berührüngsfrei in die konkave Kugelfläche des Ventilgehäuses eingeschwenkt werden. Dabei ist zu berücksichtigen, daß für ein derartiges Einschwenken ein Spiel zwischen den Kugelfächen vorhanden sein muß, wenn auch dieses Spiel nur wenige tausendstel Millimeter beträgt Die eigentliche Dichtwirkung des erfindungsgemäßen Klappenventils erfolgt durch den gemäß Merkmal b geschaffenen Sperrluftfangraum zwischen den Ventilscheiben und den gemäß Merkmal c in diesem erzeugten Druck, der größer als der Druck des abzudichtenden Mediums ist. Bei geschlossenem Ventil gelangt die druckbeaufschlagte Frischluft aus dem Sperrluftfangraum durch den Zwischenraum in den Raum vor der Hilfsventilscheibe und hält damit das auf einem niedrigeren Druckniveau befindliche abzudichtende Medium zurück. Dadurch kann niemals das abzudichtende Medium, beispielsweise Abgas, in die druckbeaufschlagte Luftzone des Sperrluftfangraumes gelangen, denn dazu müßte das abzudichtende Medium durch den Zwischenraum hindurchdringen, in dem jedoch eine Art Überdruck — Vorhang aufrechterhalten wird. Weiterhin kann dadurch niemals das abzudichtende Medium über die Hauptventilscheibe in den dahinter befindlichen abzudichtenden Raum gelangen. Es kann lediglich Frischluft aus dem Sperrluftfangraum durch den Spalt zwischen den Dichtflächen der Hduptventilscheibe und dem Ventilgehäuse hindurchdringen. Eine derartige Nebenwirkung wäre jedoch unschädlich für die Absperrwirkung des Klappenventiles gegen das abzudichtende Medium, insbesondere heißes Abgas.

Beim Klappenventil gemäß der Erfindung sind sowohl die Hauptventilscheibe ais auch die Hilfsventilscheibe so angeordnet, daß sie Zwischenräume zum Ventilgehäuse freilassen. Durch die in den Speniuftfangraum eingeführte druckbeaufschlagte Frischluft wird eine absolute Dichtzone gegen das Durchdringen des abzudichtenden Mediums geschaffen. Durch den äußerst geringen Spalt zwischen der Dichtfläche der Hauptventilscheibe und der zugeordneten Dichtfläche des Ventilgehäuses und den relativ geringen Zwischenraum ist der Bedarf an druckbeaufschlagter Frischluft

die in den Sperrluftfangraum zugeführt werden muß, äußerst gering.

Das erfindungsgemäße Klappenventil findet insbesondere Anwendung in Abgasrohrleitungen eines Kessels oder Gaserzeugers bei öl- und FIQssiggas-Tankern, wenn das aus dem Abgas durch einen Reinigungsvorgang gewonnene Inertgas zum Austausch des in den Flüssigkeits-Ladungsbehältern vorhandenen explosiven gasförmigen Mediums, das eine Mischung von Olgas und Luft ist, verwendet wird. ι ο

Es ist zwar bei einem Schieberventil einer ganz anderen Gattung bekannt, zwischen zwei Schieberplatten im geschlossenen Zustand ein sauerstofffreies Gas einzuführen, das bei undichtem Schließen Flammenbildungen in der Nähe des Ventilsitzes verhindern soll. Mit dem erfindungsgemäßen Klappenventil hat dieses Ventil nur gemeinsam, daß in den Zwischenraum ein gasförmiges Medium eingeführt wird, dies erfolgt aber zu einem ganz anderen Zweck als beim erfindungsgemäßen Klappenventil.

Die Erfindung wird nachfolgend eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispie>J näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Prinzipdarstellung einer an sich bekannten Reinigungsvorrichtung eines Inertgas-Systemes, z. B. eines Tankers, mit dem erfindungsgemäßen Klappenventil,

Fig.2 einen durch die Achse geführten Querschnit durch das Klappenventil in geschlossener Stellung,

F i g. 3 einen senkrecht zur Achse geführten Quer- jo schnitt durch das Klappenventil ebenfalls in geschlossener Stellung und

Fig.4 eine teilweise geschnitten dargestellte Seitenansicht einer Rohrleitung mit eingebautem Klappenventil in prinzipieller Darstellung.

In Fig. 1 ist die Reinigungsvorrichtung in einer prinzipiellen Darstellung gezeigt. Das vom Kessel 01 eines Tankers ausströmende Abgas wird von einer Abgasleitung 02 eines Kesselsteigrohres abgeleitet und durch ein Klappenventil 03 in einen Berieselungsturm 04 geführt. Hier werden große Mengen Seewasser zum Kühlen und Auswaschen des Abgases durch Spriihdüsen aus vielen Rohrleitungen versprüht, die im oberen Teil des Berieselungsturmes 04 angeordnet sind. Das Abgas, das eine Temperatur von etwa 250 bis 450°C aufweist, ist, nachdem es durch den Berieselungsturm 04 geleitet worden ist, auf die Temperatur des Seewassers abgekühlt und gleichzeitig ausgewaschen worden, um so Schwefeldioxyd und Ruß aus dem Gas auszuscheiden. Nachdem es mittels eine.· Gasgebläses OS abgezogen worden ist, wird das Abgas durch eine hydraulische Dichtung Of eines Wasservorlagebehälters und durch andere Einrichtungen, die zur Verhinderung einer Gegenströmung des Gases vorgesehen sind, in einen Ladungstank 07 geführt. κ

Das in den F i g. 2 und 3 dargestellte Ausführungsbeispiel des erfinduigsgemäßen Klappenventils 03 besteht aus einem ringförmigen Ventilgehäuse t, das aus säure- und hitzebeständigem Gußeisen hergestellt ist, das Nickel und Chrom enthält. Eine Ventilspindel 2, welche to aus einem SpezialStahl mit Nickel-, Chrom- und Molybdängehalt gefertigt worden ist, durchdringt das Ventilgehäuse I in radialer Richtung.

Eine kreisförmige Hauptventilscheibe 3 des Klappenventils 03 ist mit der Ventilspindel 2 fest verbunden. Die μ Fig.2 und 3 zeiger, die geschlossene Stellung des Klappenventils 03, bei welcher ein Ventilsitzring 4 gegenüber dem Ventilgehäuse 1 abdichtet. Der Ventilsitzring 4 ist auf die Oberfläche eines ausgebauchten Teiles 3s der Hauptventilscheibe 3 fest aufgeschraubt Der konvexe Bogen des ausgebauten Teiles 3a des Ventilsitzringes 4 und der konkave Bogen des Ventilgehäuses 1 stehen in Kugelform 4', 1' in Berührung, wobei das Kugelzentrum im Zentrum der Ventilspindel 2 liegt und das Spiel zwischen den Bögen rundherum gleich ist.

Eine kreisförmige Hilfsventilscheibe 5 ist parallel zur Hauptventilscheibe 3 angeordnet und in gleicher Weise wie die Hauptventilscheibe 3 auf der Ventilspinde! 2 befestigt Zwischen der Hilfsventilscheibe 5 und dem inneren Umfang des Ventilgehäuses 1 ist ein Zwischenraum S'gebildet.

Wie es aus F i g. 3 ersichtlich ist, sind im Ventilgehäuse 1 Sperrluftmündungen la angebracht, welche eine Sperrluftleitung 6 mit dem Sperrluftfangraum S verbinden, der zwischen den Ventilscheiben 3, 5 liegt Die Sperrluftleitungen 6 sind mit dem Kessel-Druckluft-Gebläse durch ein Überdruckventil 6' (F i g. 4) verbunden.

Es sind Verbindungskonsolen 7 zur Verbindung der Hauptventilscheibe 3 und der Hilfsventilscheibe 5 mit der Ventilspindel 2 vorgesehen. Zur Befestigung dienen Schrauben 8.

Stopfuüchsenbrillen 9 und Stopfbüchsenpackungen 10 von Stopfbüchsen sind von der Ventilspindel 2 durchdrungen und bilden Teile des Ventilgehäuses 1.

Kupplungsflansche 11 sind zur Verbindung der Rohrleitungen an beiden Seiten des Ventiigehäuses 1 vorgesehen. In die Kupplungsflansche 11 sind Schraubenlöcher 11' eingebracht, in welche Schrauben zur Verbindung mit den Rohrleitungsflanschen eingesetzt werden können. Ein Betätigungsarm 12 ist mit dem Boden der Ventilspindel 2 fesi verbunden.

Das Klappenventil 03 in der beschriebenen Ausführungsform wird so angeordnet, daß die Hauptventilscheibe 3 dem Berieselungsturm 04 und die Hilfsventilscheibe 5 dem Kessel 01 zugekehrt sind. In der F i g. 4 ist die geschlossene Stellung des Abgasventils 03 dargestellt. Während dieses Zustandes ist der Sperrluftfangraum 5 druckbeaufschlagt durch das Kessel-Druckluftgebläse, und Frischluft, welche auf einen geeigneten Kessel-Druckluftwert mittels des Überdruckvcntiles 6' eingestellt werden kann, wird dem Sperrluftfangraum 5 durch die Sperrluftmündungen la zugeführt

Der Luftdruck AP, der dem Sperrluftfangraum S zugeführt wird, ist so eingestellt, daß er größer ist als der Abgasdruck GP in der Abgasleitung 02. Frischluft aus dem Sperrluftfangraum S gelangt dabei in die Abgasleitung 02 durch den Zwischenraum S', der zwischen der Hilfsventilscheibe 5 und dem Ventilgehäuse 1 vorhanden ist Wegen des höheren Luftdruckes AP im Sporrluftfangraum 5 gelangt andererseits niemals Abgas in die druckbeaufschlagte Luftzone in atm Sperrluftfangraum durch den Zwischenraum S.

Wenn jedoch Frischluft aus dem Sperrluftfangraum S durch die von der Hauptventilscheibe 3 gebildete Dichtung hindurchdringt, erreicht sie während einer langen Seereise den Berieselungsturm 04 und weiterhin das Gasgebläse 05. Wie es in F i g. 1 ersichtlich ist, kann diese durchgesickerte Frischluft leicht am Ventil 05' abgefangen werden, welches eine Gummidichtung enthalten kann. Sollten an diesem Ventil 05' Undichtigkeiten auftreten, s" kann die hindurchdringende Frischluft vom Wasserabschlußtank 06 abgefangen werden, welcher einen Gegenstrom von Olgas aus den Ladungstanks 07 verhindert. Die Rohrleitung vom

Gasgebläse OS ist in den Wasserabschlußtank 06 geführt, wobei ein Ende von etwa 30 mm des einen Endes dieser Rohrleitung in den Wasserabschlußtank 06 eingetaucht ist Sollte der Luftdruck AP im Sperrluftfangraum S geringer als die 300 mm entsprechende Wasserdrucksäule WP sein, so wird die Leckluft völlig am Wasserabschlußtank 06 abgefangen, und es besteht nicht länger die Gefahr, daß Leckluft die Ladungstanks 07 erreicht

Der obengenannte Sperrluftdruck beträgt zweckmäßig etwa 200 mm im Hinblick auf tatsächliche Abgasdrücke, die etwa 150 mm betragen, während die Wnge der eingetauchten Rohrleitung etwa 300 mm beträgt. Wenn der Berieselungsturm 04 in Tätigkeit gesetzt ist und das Überdruckventil 6' geschlossen und das Klappenventil 03 geöffnet sind, kann das Klappenventil 03 wie ein normales Abgasventil arbeiten.

Das beschriebene Klappenventil 03 sieht eine vollkommene Verhinderung von Leckverlusten durch die Bildung einer beständigen Sperrzone von druckbe

s aufschlagter Luft vor, während es die bisherige Gestaltung der Klappen-Flügelventile im grundsätzlichen beibehält und im wesentlichen die Hilfsventilschei be 5 hinzufügt.
Wenn das beschriebene Klappenventil 03 an La

dungstanks von öltankern und FHissiggastransporterr angewendet wird, die neuerdings in großen Zahler gebaut werden, kann das Inertgas-System für eine längere Zeit aufrechterhalten werden. Das beschriebene Klappenventil 03 bildet daher eine große Berei. hcrunj

is der Schiffsindustrie, insbesondere im Hinblick auf den Tankerbaii.

Hierzu 2 Blatt Zrichnuneen

Claims (1)

1. Patentanspruch;

   Klappenventil zur Absperrung gasförmiger Medien mit einer um eine Ventilspindel schwenkbaren Hauptventilscheibe, wobei die Ventilspindel das Ventilgehäuse mittig durchdringt und die Dichtfläche des Ventilgehäuses eine konkave Kugelfläche ist, deren Kugelzentrum im Zentrum der Ventilspindel liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtfläche der Hauptventilscheibe (3) eine an die ι ο konkave Dichtfläche des Ventilgehäuses (1) angepaßte konvexe Kugelfläche ist, deren Zentrum im Zentrum der Ventilspindel (2) liegt, daß parallel und in einem Abstand zur Hauptventilscheibe (3) auf der Seite des abzudichtenden Mediums eine kreisförmige, an der Ventilspindel (2) befestigte Hilfsventilscheibe (5) angeordnet ist, zwischen deren äußerem Umfang und dem zugeordneten inneren Umfang des Ventilgehäuses (1) ein Zwischenraum (S') gebildet ist, und daß in den zwischen den Ventilscheiben (3,5) gebildeten Sperrluftfangraum (S) druckbeaufschlagte Frischluft mit einem Druck, der größer als der Druck des abzudichtenden Mediums ist, bei geschlossenem Ventil zuführbar ist

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