DE2423966A1

DE2423966A1 - Ventil

Info

Publication number: DE2423966A1
Application number: DE2423966A
Authority: DE
Inventors: John Alfred Fuller; Edwin Smith
Original assignee: Hopkinsons Ltd
Current assignee: Hopkinsons Ltd
Priority date: 1974-04-04
Filing date: 1974-05-17
Publication date: 1975-10-09
Also published as: IE39381B1; US3930518A; DK250274A; IE39381L; GB1465953A; NL7406540A; CA994637A; BE814994A; FR2266841A1; FR2266841B1; IT1012679B; LU70054A1

Description

PATENTANWÄLTE Dipr.-ing. H. Seiler Dipi.-ing. J.Pfenning Dipi.-Phys. K. H. Meinig

1 Berlin 19

Oldenburgallee 1O 81936 Tel. 030/304 55 21/22

Drahtwort: Seilwehrpatent

Postscheckkonto: Berlin-West 59 38-1O2

17.Mai 1974 Me/Le

HOPKINSONS LIMITED
P.O. Box B27, Huddersfield, Yorkshire, HD2 2UR, England

VENTIL

Die Erfindung bezieht sich auf Ventile für die Strömungssteuerung kompressibler und dekompressibler Gase und Flüssigkeiten; insbesondere auf solche Ventile, die sich bei beträcht+ licher oder meßbarer Zunahme der Zuflußmenge selbst schließen sollen, wobei die erforderliche Schließkraft entweder durch ein außerhalb der Ventile vorgesehenes Energiereservoir oder

mittels der durch die Ventile laufenden Flüssigkeit erfolgt. ί Ein derartiges Ventil ist beispielsweise das unter der Einwirkung von Kochendwasser, Druckwasser oder dergleichen arbei-, tende Dampfabsperrventil einer Wasserschlange oder derglei- ·

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chen, etwa bei einem Atomreaktor.

Derartige Absperrventile müssen sich sofort schließen,wenn an den diesen zugeordneten Rohrleitungen in Strömungsrich-

tung entweder vor oder hinter dem Ventil Schäden, wie Un- dichtigkeiten oder dergleichen, auftreten. Das das Schlies- ; sen des Ventils bewirkende Signal kann von einer beliebig j

ausgebildeten und in den verlegten Rohrleitungen angeordne- ;

ten Vorrichtung abgegeben werden. j

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein derartiges durch ein Fließmedium gesteuertes Ventil zu schaffen, das sich unter unnormalen Strömungsbedingungen selbsttätig schließt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Ventil zum Steuern des Flusses komprimierbarer und nicht komprimierbarer Flüssigkeiten und sonstiger Fließmedien geschaffen, das zwischen seinem Einlaß und seinem Auslaß Differenzdruckschaltvorrichtungen aufweist, mit deren Hilfe im Ventil herrschende anor- · male Strömungsbedingungen und dergleichen Unregelmäßgkeiten erfaßt und eine Anlage zum Schließen des Ventils in Tätigkeit gesetzt werden kann. .

Das Ventil kann zwischen Einem Einlaß und seinem Auslaß einen Durchgang in Form eines Venturirohres bzw. Saugtrichters be-

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sitzen, und die Differenzdruckschaltvorrichtungen können
zwischen dem Einlaß des Ventils und an den an der kehlfönaigen Eintrittsöffnung des Durchganges vorgesehenen Abzweigleitungen bzw. entsprechenden Bohrungen und/oder dem
Auslaß des Ventils und an den an der kehlförmigen Austrittsöffnung des Durchganges vorgesehenen Abzweigleitungen oder
Bohrungen angeordnet sein.

Wie erwähnt, kann jede der Differenzdruckschaltvorrichtungen i zwischen normalen im Ventil herrschenden Strömungsbedingungen'_r d.h. einem normalen Druckabfall quer innerhalb des Ventils

und anormalen Strömungsbedingungen unterscheiden, die bei- j

spielsweise durch den Druckabfall angezeigt würden, der dann j

auftritt, wenn die durcii die Steueröffnung strömende Flüssig-! keit oder dergleichen die Grenzgeschwindigkeit, d.h. die j durch die im Ventil herrschenden Strömungsbedingungen ermög- j lichte kritische- oder höchstgeschwin-digkeit, erreicht. j

Die beiliegenden Zeichnungen zeigen ein Ausführungsbeispiel j

der Erfindung und es bedeutet: i

Fig.1 eine schematische Ansicht eines Absperrventils in der : Form eines Venturirohres, in das die selbsttätige [ Schließvorrichtung nach der Erfindung eingebaut ist,

Fig.2A und 2B jeweils ein Schnitt durch das Absperrventil, i

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Fi.3 ein Teilschnitt eines Absperrventils innerhalb eines Schließmechanismus und

Fig.4 und 5 Schaltbilder weiterer Schaltanlagen, die in Verbindung mit selbstschließenden Absperrventilen nach der Erfindung verwendet werden können.

Fig.1 zeigt ein Absperrventil 10 in Form eines Venturiventils, das als Dampfabsperrventil in einer leichten Wasserschlange eines Kernreaktors Verwendung finden kann.

Das Ventil 10 ist auf bekannte Weise ausgebildet und in geöffnetem Zustand dargestellt, wobei die scheibenförmige Schließkonstruktion 11 des Ventils sich in ihrer unteren Stellung in dem Ventildeckel 12 befindet und die Öffnung 13 des Organs 14 (belt eye) zu der Steueröffnung des Ventilkör pers 15 ausgerichtet ist. Es ist klar zu sehen, daß der Durch-) gang des Ventils die Form eines Venturitrichters hat.

Das Ventil 10 arbeitet mit beliebigen geeigneten Vorrichtungen zusammen, die aus Gründen des besseren Verständnisses der Erfindung nicht dargestellt, weil dem Fachmann ausreichend bekannt sind. Die Spindel 16 des Ventils ist an einen mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden und ebenfalls nicht dargestellten Hydraulikantrieb abgeschlossen, um ein normales Öffnen und Schließen des Ventils zu ermöglichen.

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Zur Auslösung eines Notschließvorganges ist das Ventil mit einem Dampfzylinder 17 versehen, der am Ventilkörper 15 angebracht ist und einen Kolben 18 beinhaltet, der seinerseits an der Ventilspindel 16 befestigt ist. Der Kolben 18 ist mit einer Steueröffnung 19 versehen, wobei unter normalen Bedingungen jede Seite des Kolbens 18 dem gleichen Dampfdruck unterworfen ist.

An der Oberseite des Zylinders 17 ist ein Auslaßrohr 20 vorgesehen, von dem*unter Zwischenschaltung eines Ventils 22,

■ das mit Bezug auf Fig.3 näher beschrieben werden wird, ein

j Abzugrohr 21 weiterführt.

i Das Ventil 22 besitzt ein pneumatisches Betätigungsorgan 23,

ί das über ein fortlaufend mit Energie versorgtes und von einem l Magneten betriebenes Ventil-24 mit einer Druckluftzufuhr ver-

: bunden ist, wobei das Ventil 24 Teil einer elektrischen

j Schaltanlage ist.'Das Magnetventil 24 ist mit einem Solenoid versehen.

j Das schematisch dargestellte Ventil 10 ist an den Stellen j

: A, B und C mit Bohrungen versehen. Ein einen Begrenzungsschalter beinhaltender Differenzdruckschalter 25 ist jeweils zwi-

j sehen den Bohrstellen A und B sowie B und C angeordnet und

I mit diesen verbunden, wobei jeder der beiden Schalter 25 mit

i dem Ventil 24 elektrisch verbunden ist.

Wenn, wie dargestellt, das Ventil 10 geöffnet ist und normale

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Strömungsbedingungen herrschen, strömt Dampf oder dergleichen durch den Ventilkörper 15, wobei das Durchströmen des Dampfes durch den Ventilkörper 15 in jeder Richtung erfolgen kann. Das Ventil 22 ist durch seinen Druckluftbetätiger 23 geschlossen.

Dampf strömt von dem trichterförmigen Durchlaß des Ventils

im Bereich der öffnung 13 in den unterhalb des Kolbens 18 ge- j legenen Raum und über die Steueröffnung 19 in den Zylinder 17,j so daß über und unter dem Kolben 18 gleiche Dampfdruckbedingungen geschaffen werden.

Wenn nun aus irgendeinem Grunde anormale Strömungsbedingungen herrschen, werden diese von einem oder beiden Differenzdruckschaltern 25 wahrgenommen, die ihre Begrenzungsschalter betätigen, welche ein Signal aussenden, wodurch der Druckfluß über dieses Ventil erfolgen kann und das pneumatische Betätigungsorgan 23 das Ventil 22 öffnet und die Oberseite des Kolbens 18 von der Leitung 21 über den Ansatz 20 entsprechend be-j aufschlagt werden kann. Die durch diesen Vorgang hervorgerufe— ne und auf den Kolben 18 einwirkende Druckdifferenz schließt

das Ventil 10.

Der Differenzdruckschalter kann beliebig ausgebildet sein. Eine geeignete Ausbildungsform, die vorteilhaft angewendet werden kann, ist die sogenannte "Barton-Differenzdruckein-

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heit", die von der Firma GLC-klliot Process Instruments Ltd. hergestellt und vertrieben wird. Diese bekannte einheit besteht im wesentlichen aus einer zerreißfest dehnbaren Konstruktion, die in zwei miteinander verbundene Druckgehäuse eingeschlossen ist. Die bekannte Konstruktion besitzt zwei flexibele Metallbälge, die Koch- und Niederdruckseiten vorgeben und an den einander gegenüberliegenden Seiten einer mittleren Platte befestigt sind, wobei die äußeren Enden der Bälge innenseitig durch einen sich durch ein in der mittleren Platte befindliches ringförmiges Loch erstreckenden Schaft verschlossen und starr miteinander verbunden sind. An dem' den Verschluß darstellenden Schaft sind mit entgegengesetzten Funktionswesen arbeitende Ventile befestigt, die sich auf auf der mittleren Platte vorgesehenen zusätzlichen Ventilsitzen abstützen, wobei die Ventilsitze an vorausbestimmten Stellen des Schaftes angeordnet sind. Das Innere der Bälge und das in der mittleren Platte befindliche Loch wird vollständig mit einer nicht korrodierenden Flüssigkeit, die einen niedrigen Gefrierpunkt besitzt, gefüllt, wobei aie Flüssigkeit beispielsweise ein Gemisch aus Äthylen, Glykol und Wasser sein kann. In der Ausdehnungseinheit ist ein Wärmekompensator in Form eines an der Hochdruckseite der Bälge der Ausdehnungseinheit befestigten gesonderten Balgs vorgesehen, der als Druckkammer oder Membraneinheit wirkt und der den Schaft umgebende Federn besitzt, wie es aus der Zeichnung ersichtlich ist.

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Die Ausdehnungseinheit ist mit einer Drehrohrkonstruktion
verbunden, damit die geradlinige Bewegung der Ausdehnungseinheit in eine Drehbewegung umgewandelt wird.

Die Schwingfedern wirken mit den beiden Bälgen und der Drehrohrkonstruktion zusammen und gleichen an der Ausdehnungseinheit anliegende unterschiedliche Drücke aus.

Während des Betriebes bewegen sich die Ausüehnungseinheiten j

proportional zu den anliegenden Drücken, wobei die Linear- i bewegung der Einheiten auf mechanischem Wege über die Dreh- |

rohrkonstruktion in eine Drehbewegung übertragen wird. !

Die Drehrohrkonstruktion betätigt die Begrenzungsschalter j

i der Differenzdruckschalter 25. j

Die Figuren 2A und 2B zeigen ein parallel gleitendes Venturi-

j Ab sperrventil 10 bzw.Entlüfungsventil (parallel slide gate

j valve) in ausführlicher Darstellung. Gleiche Teile des Ven-

' tils weisen hierbei die gleichen Bezugszeichen wie in Fig.1
auf.

In Fig. 2A und 2B ist das Ventil 10 in geschlossenem Zustand

dargestellt. Eine Bohrung ist vorteilhaft im Bereich des

kehlförmigen Durchganges des Venturitrichters,wie dargestellt,

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vorgesehen.

Eine Steueröffnung 19 wird durch ein den Kolben 18 durchsetzendes Abflußrohr 26 gebildet.

Im Deckel 12 sind die üblichen Scheibenführungen 27· vorgesehen.

Über dem Zylinder 17 befindet sich ein Joch 28, an den Stangen 29, bei denen es sich um Abstandsbolzen oder dergleichen handelt, befestigt sind, zwischen denen sich eine an der Spindel 16 befestigte Abschlußplatte 30 befindet. Die Abschlußplatte 30 kann an den Ständern oder Stangen 29 auf und ab gleiten.

Über dem Joch 28 ist ein hydraulischer Zylinder 31 vorgesehen; der einen normalen Öffnungs-und Schließbetrieb des Ventils ermöglicht.

Die weitere Ausführungsform eines Absperrventils in Form eines Venturitrichters ist bekannt, so daß sie nicht weiter beschrieben zu werden braucht. Es sei lediglich hinzugefügt, daß die Bohrungen A, B und.C mit den Druckgehäusen der Dif- ! ferenzdruckschalter 25 durch Rohrleitungen 32 so verbunden i

sind, wie das aus Fig.1 ersichtlich ist. - ;

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Fig.3 zeigt nähere Einzelheiten des Ventils 22 und des
Druckluftantriebs.23.

Das Ventil 22 besitzt im wesentlichen parallel zueinander
liegende Durchgänge 33 und 34, von denen der Durchgang 33 j für den Eintritt und der Durchgang 34 für den Austritt der
Flüssigkeit oder des Dampfes bzw. Gases bestimmt ist. Die

beiden Durchgänge stehen über einen senkrechten Durchgang 35

I miteinander in Verbindung, wobei der Durchgang 35 der Ventilsitz 36 für einen Ventilkopf 37 ist. Der Ventilkopf 37

ι ist über eine eine Stopfbuchse 39 durchsetzende Spindel 38

I mit einem in dem Druckzylinder 41 vorgesehenen Kolben 40

verbunden (vgl. Fig.-j).

! Der Zylinder 41 stützt sich oberhalb des Körpers 42 des

j Ventils 22 auf den Ständern 43 ab.

I An einem der Ständer 43 ist eine Schaltkonstruktion 44 ange- ί

i j

bracht, mit deren Hilfe eine Lichtquelle betätigt werden ι

i - I

i kann, durch die angezeigt wird, wann das Ventil 22 geöffnet \

. oder geschlossen ist. \

' Fig.4 und 5 zeigen zwei einfache Schaltkreise, in denen die ; I Differenzdruckschalter 25 und das von einem Magneten betrie- i

bene Ventil 24 verwendet werden können.

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Fig.4 zeigt eine Anlage, die in Verbindung mit Schwachstrom verwendet werden kann, wobei die Wechselstrom- oder die Gleichstromquelle mit 45 bezeichnet ist.

Fig.5 zeigt eine Anlage, die in Verbindung mit Starkstrom verwendet werden kann, wobei in diesem Falle elektronische Relais 46 Verwendung finden.

AUf die Einzelheiten in den Schaltungen, wie sie in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt sind, wird ausdrücklich verwiesen.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1) Ventil zur Steuerung von Fließmedien, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil zwischen seinem

Einlaß und seinem Auslaß Differenzdruckschaltvorrichtungen j

aufweist, mit deren Hilfe innerhalb des Ventils anomale j

Strömungsbedingungen erfaßbar und Schließorgane betätigbar j

sind. l

2) Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Absperrteil des Ventils mittels einer Spindel (16) oder dergleichen mit einer durch das Fließmedium betriebenen Kolben-Zylinderkonstruktion und diese über einen Stutzen (20) mit der Atmosphäre verbunden ist, wobei die Kolben-Zylinderkonstruktion neben dem Entlüfterstutzen (20) Absperrvorrichtungen, die einen Teil der Schließorgane des Ventils darstellen, aufweist.

3) Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließorgane des Ventils elektrisch betätigbar sind und diese Betätigungsmittel zwischen einer Druckluftzufuhr und einem Druckluftantrieb (23) in der Absperrvorrichtung leiLgen und mit dem Differenzdruckschalter in Wirkverbindung stehen, wobei die Kolben-Zylinderkonstruktion immer dann, wenn das Ventil geöffnet ist, pneumatisch beaufschlagt ist und den Druckluftantrieb zwecks Schließens der Äbsperrvorrxchtungen betätigt. -13-

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4) Ventil nach den Ansprüchen 1 bis 3_r dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil ein Absperrventil (10) in Form eines Entlüftungs- bzw. Venturiventils (parallel slide venturi gate valve) ist, wobei der Ventilkörper (15) im Bereich seines Einlasses, seines Auslasses sowie des Entlüftungstrichters bzw. Venturistutzens kehlförmig zugespitzt ausgebildet ist und Bohrstellen (A,B,C) vorgibt, die über Rohrleitungen (32) mit zwei Differenzdruckschaltern (25) verbunden sind, von denen der eine zwischen den Bohrstellen des Einlasses und dem kehlförmigen Entlüftungstrichter und der andre zwischen

den Bohrstellen des Auslasses und dem kehlförmigen Entlüfi
j tungstrichter liegt.

5)Ventil nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch betätigbare Ventil ein ununterbrochen an eine Stromquelle angeschlossenes Solenoid besitzt.

j

6) Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das

Solenoid des Veritils (24) über einstellbare, durch die Differenzdruckschalter gesteuerte Schnappschalter mit der elektrischen Stromquelle in Verbindung steht.

7) Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das von dem Solenoid betätigbare Ventil (24) über elektronische Relaisvorrichtungen, die durch die Differenzdruckschalter i (25) gesteuert werden, mit der elektrischen Stromquelle in Verbindung steht. -14-

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8) Ventil nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Differenzdruckschalter (25) eine von dem Druck eines Fließmediums-beaufschlagte Ausdehnungseinheit aufweist, die eine Drehrohrkonstruktion betätigen kann, durch die wiederum die Schnappschalter oder die elektrischen Relaisvorrichtungen auslösbar sind.

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