DE2622041C2 - Umschaltventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Umschaltventil mit einem hohlen Ventilgehäuse gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein Umschaltventil dieser Art ist aus dem DE-GM 19 54 249 bekannt. Das Freigeben der einen oder anderen Austrittsöffnung erfolgt durch einen Schieber, der als Hohlzylinder ausgebildet ist und der mit den Austrittsöffnungen umgebenden Dichtungen zusammenwirkt. Abhängig von der Stellung des Schiebers v/erden die Austrittsöffnungen üblicherweise in ihrer vollen Weite freigegeben.

Aus der US-PS 37 22 854 ist ein gattungsmäßig anderes Ventil bekannt, bei dem der Gasauslaß radial durch eine perforierte Hülse erfolgt.

Ein Umschaltventil der vorliegenden Art ist insbesondere zur Verwendung bei Entkokungsvorgängen geeignet; es ist hierauf jedoch nicht beschränkt. In der letzten Phase der Petroleumraffination wird das verbliebene Petroleum in außerordentlich große Behälter gepumpt und auf Temperaturen gebracht, die dazu ausreichen, alle restlichen flüchtigen Bestandteile auszutreiben. Der nach dem Erhitzen im Behälter zurückbleibende Rückstand ist im wesentlichen Reinkoks. Um diesen Koks aus dem Behälter zu fördern, ist e:> üblich, auf hohem Druck befindliches Wasser in recht großen Mengen durch im Behälter angeordnete Düsen zu pumpen, um den Koks

5^ zu zerkleinern. Beispielsweise kann eine den Düsen Wasser zuführende Pumpe c<i. 7.370 l/min bei etwa 200 bis 210 bar fördern.

Die Pumpen werden im allgemeinen durch Elektromotoren von etwa 3000 kW angetrieben. Bei derart großen Motoren ist es unpraktisch und unwirtschaftlich, die Pumpe und den Motor jedesmal außer Betrieb zu setzen, wenn es notwendig ist, eine Düse auszuwechseln oder sonst eine Arbeit im Behälter auszuführen, die eine Unterbrechung der Wasserströmung notwendig machen. Deshalb hat man in der Praxis daher mehrere Ventile, die miteinander und der Pumpe verbunden sind, vorgesehen und sie so angeordnet, daß eine Umgehungs- oder Bypass-Strömung zustande kommt, wenn die Hauptströmung unterbrochen wird, so daß also die Pumpe und der Motor nicht stillgesetzt zu werden brauchen.

Es ist wegen der relativ langen Schlauche. Leitungen usw., die die Pumpe mil den Düsen verbinden, auch

erwünscht, diese Leitungen langsam zu füllen, um Wasserschläge zu vermeiden, die· zu einer Zerstörung oder Beschädigung des Leitungssystems führen können. Die vorher erwähnten Ventile und Außenleitungen dienen auch der Erfüllung dieser Funktion.

Der Einsatz einer Vielzahl von Ventilen und eines verzweigten Leitungssystems zu den erwähnten Zwekken ist unwirtschaftlich, und zwar nicht nur hinsichtlich der Gestehungskosten, sondern auch in bezug auf Betrieb und Unterhaltung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Umsteuerventil der eingangs genannten Art so auszubilden, daß einerseits ein Sekundärfluß einstellbar ist, andererseits aber auch in der jeweiligen Ventilstellung eine gedrosselte Aufgabe in die Austrittsleitung erfolgen kann.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale.

Vorzugsweise Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch die erfindungsgemäße Lösung wird ein Umsteuervenii! geschaffen, das, obwohl es relativ einfach im Aufbau und in seiner Arbeitsweise ist, alle diejenigen Funktionen erfüllt, für die bisher der Einsatz von mehreren Ventilen und ein relativ kompliziertes Leitungs- sowie Verteilersystem zur Verbindung dieser Ventile nötig waren.

Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden. Dabei zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch ein gemäß der Erfindung ausgebildetes Ventil in einer ersten Arbeitslage,

F i g. 2 den Querschnitt nach der Linie 2-2,

F i g. 3 den Querschnitt nach der Linie 3-3 und

Fig.4 den Querschnitt nach der Linie 4-4 in der Fig. 1,

F i g. 5 einen gegenüber F i g. 1 vergrößerten Längsschnitt für eine zweite Arbeitslage des Ventils und

F i g. 6 eine der F i g. 5 ähnliche Darstellung des Ventils in einer dritten Arbeitslage.

Das Umsteuerventil 10 weist ein hohles Vcntilgehäuse 12, einen in diesem Gehäuse angeordneten Ventilschieber 16, eine diesen umgebende Hülse 14 bzw. 32 und eine mit dem Schieber verbundene Ventilsteuerung 18 auf.

Das Gehäuse 12 ist mit einer Einlaßöffnung 20, mit einer Hauptauslaßöffnung 22 und mit einer Sekundärauslaßöffnung 21 versehen. Jede dieser Öffnungen weist eine Flanschverbindung zum Anschluß des Ventils an (nicht gezeigte) Leitungen auf, die für den Betrieb des Ventils notwendig sind.

Das der Einlaßöffnung 20 gegenüberliegende Ende des Gehäuses 12 trägt ein Flanschverbindungsstück 26, das zusami.ien mit einem zu diesem passenden Ringflansch 28 die Hülse 14 im Gehäuse 12 festhält.

Im Inneren des Gehäuses 12 ist ein die Einlaßöffnung 20 ringförmig umgebender Ventilsitz 30 angeordnet. Dieser ist als ein eigenes Teil dargestellt, er kann jedoch auch einstückig mit dem Gehäuse 12 ausgebildet sein.

Die Hülse 14, 32 besteht aus einem rohrförmigen Teil mit einem offenen Ende 34, das gegen den Ventilsitz 30 anliegt und die Einlaßöffnung 20 umschließt. Die Hülse ist mii einem geschlossenen Endstück 36 versehen, welches im Ringflansch 28 liegt. Wie zu sehen ist. besteht die Hülse 32 zur leichteren Herstellung und zum einfacheren Zusammenbau aus einer Anzahl von Einzeltei-•en. Außen an der Hülse 32 ist ein radial vorspringender Bund 38 vorgesehen, der dichtend gegen das Gehäuse 12 anliegt und eine Fluss'.;, keitsverbindung zwischen der Hauptauslaßöffnung 22 sowie der Sekundärauslaßöffnung 24 unterbindet

Nahe der Einlaßöffnung 20 sind in der Hülse mehrere Bohrungen 40 vorgesehen, die sich in radialer Richtung durch deren Wand erstrecken, die ferner mit einer ringförmigen Nut 42 zwischen dem Bund 38 und dem geschlossenen Endstück 36 versehen ist

Zwischen dem Bund 38 und dem offenen Ende 34 der Hülse sind mehrere radial gerichtete Bohrungen 44 angebracht Wie F i g. 5 am besten erkennen läßt sind die Bohrungen 44 im Vergleich zu den Bohrungen 40 und zur ringförmigen Nut 42 relativ groß. Bei der bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes sind die Bohrungen 44 in ihrer Größe abgestuft, wobei die kleineren näher zur Einlaßöffnung 20 hin liegen. Die ringförmige Nut 42 hat eine geringere Breite als irgendeinanderer Teil des das Ventil 10 durchziehenden Strömungskanal, um das Eindringen von Fremdkörpern, die das Ventil verstopfen oder blockieren können, zu verhindern.

Die Hülse 14 weist ein erstes sie uprrebendes Ringteil 46 auf, das innen mit einer ringförmiger? Ausnehmung 48 versehen ist die mit den Bohrungen 40 m Verbindung steht Eine Mehrzahl von aufeinandergestapelten Ringteilen 50 umschließt die Hülse weiter und jedes dieser Ringteile hat eine mit der ringförmigen Ausnehmung 48 im ersten Ringteil 46 zusammenfallende Ringnut 52 und eine Anzahl von Bohrungen 54, die durch die Ringteile 50 in der Ringnut 52 verlaufen und miteinander sowie mit der ringförmigen Ausnehmung 4E im ersten Ringteil 46 in Verbindung stehen. Ein zusätzliches zweites Ringteil 56 hat eine Vielzahl von Austrittsöffnungen 58, die mit den Bohrungen 54 in den Ringnuten 52 verbunden sind. Eine im zweiten Ringteil 56 ausgebildete ringförmige Ausdrehung 60 steht mit den Austrittsöffnungen 58 und mit der Hauptauslaßöffnung 22 des Ventils 10 in Verbindung. Die Anordnung der Ringteile 46,50 und 56 ist so getroffen, daß durch die Einlaßöffnung 20 eintretende Flüssigkeit wenn der Ventilschieber 16 vom Ventilsitz 30 abgehoben ist, durch die Ringteile 46,50,36 zur Hauptauslaßöffnung 22 gelangt.

Die Hülse ist ferner mit einem scheibenförmigen Teil 62 versehen, das eine mit der ringförmigen Nut 42 in Verbindung stehende ringförmige Ausnehmung 64 hat. Durch das ring- und scheibenförmige Teil 62 ziehen sich mehrere, einen Abstand zueinander ausweisende und radial gerichtete Bohrungen 66. Im Teil 62 ist eine zweite Ringnut 68 ausgebildet, die konzentrisch zur ringförmigen Ausnehmung 64 liegt. Von der Ringnut 68 aus erstrecken sich mehrere radiale und mit Abstand zueinander angeordnete Bohrungen 70 durch das Teil 62.

Eine Reihe von im v/esentlichen identischen scheibenförmigen Teilen 72 umgibt aufeinandergestapelt dl«; Hülse. Jedes dieser Teile 72 ist mit einer inneren ringförmigen Ausnehmung 74 und mit einer äußeren ringförmigen Ausnehmung 76 versehen. Durch jedes der Teile 72 ziehen sich von der inneren ringförmigen Ausnehmung 74 aus mehrere radial und mit Abstand zueinander angeordnete Bohrungen 78 und ferner ebenso angeordnete Bohrungen 80, die von der äußeren ringförmigen Ausnehmung 76 ausgehen. Die Anordnung ist so getroffen, daß jede der Bohrungen mit einer zugeordneten ringförmigen Ausnehmung der benachbarten ring- und scheibenförmigen Teile in Verbindung steht.

Dem Stapel der scheibenförmigen Teile 72 ist eine Ringscheibe 82 zugeordnet, die eine ringförmige Ausnehmung 84 hat. welche mit all den im anliegenden ringförmigen Teil 72 ausgebildeten Bohrungen in Verbin-

dung steht. Die Teile 62, 72 und 82 sind derart angeordnet, daß eine durch das Ventil 10 strömende Flüssigkeit von der ringförmigen Nut 42 in das Teil 62 eintritt und dann durch die inneren Bohrungen 66 in und durch jedes der aneinander anliegenden Teile 72 strömt, bis sie die Ringscheibe 82 erreicht. Hierauf durchströmt die Flüssigkeit die ringförmige Ausnehmung 84 in der Ringscheibe 82 und nimmt ihren Weg durch die äußeren Bohrungen 80 in jedem der Teile 72. Schließlich gelangt die Flüssigkeit durch die Bohrungen 70 im Teil 62 in in dessen Ringnut 68 und damit in Verbindung mit der Sekundärauslaßöffnung 24 im Gehäuse 12.

Der Ventilschieber 16 hat eine ausreichende Länge, um alle Bohrungen 44 vollständig abzudecken. Ein Ende des Schiebers 16 ist mit einer Dichtung 86 versehen, die sich dichtend gegen den ringförmigen Ventilsitz 30 im Ventilgehäuse 12 anlegen kann. Wie die Zeichnungen zeigen, ist der Ventilschieber 16 hohl; das der Dichtung 86 gegenüberliegende Ende ist mit der Ventilsteuerung 18 verbunden. Eine Reihe von den Ventilschieber 16 durchsetzenden Bohrungen 88 ermöglicht einen Flüssigkeitsdurchtritt im Bereich der Verbindungsstelle mit der Ventilsteuerung 18.

Die Ventilsteuerung 18 kann beliebig ausgebildet sein.

Das Umsteuerventil arbeitet in der folgenden Weise: Um das Ventil 10 bei einem Entkokungsvorgang zu verwenden, wird der Einlaß 20 flüssigkeitsseitig mit einer (nicht gezeigten) Pumpe verbunden, die ihrerseits mit einem (nicht gezeigten) Vorratstank in Verbindung steht. Der Hauptai.slaß 22 steht flüssigkeitsseitig mit den (nicht gezeigten) Entkokungsdüsen in Verbindung. Die Sekundär- oder Umlaufauslaßöffnung 24 ist flüssigkeitsseitig an den Vorratstank angeschlossen.

Wie schon erwähnt wurde, ist das Ventil 10 im wesentlichen ein Ventil mit drei Stellungen, obwohl eine zusätzliche Strömungsregelung im Ventilschieber 16 erreicht werden kann, indem die Anzahl der Bohrungen 44, die offen sind, begrenzt und die Größe der Bohrungen 44 verändert wird. Die Fig. 1, 5 und 6 zeigen die drei Grundstellungen für den Betrieb des Ventils 10.

Bei der in F i g. 1 gezeigten Stellung liegt der Ventilschieber 16 dicht am ringförmigen Ventilsitz 30 an, wodurch eine Strömung von der Einlaßöffnung 20 zur Hauptauslaööffnung 22 sowohl durch die Bohrungen 40 4' als auch durch die Bohrungen 44 verhindert wird. In dieser Stellung des Ventilschiebers 16 tritt, wenn die Pumpe arbeitet, die Flüssigkeit durch die Einlaßöffnung 20 ein, strömt durch den Ventilschieber 16 und durch dessen Bohrungen 88 zur ringförmigen Nut 42 und von hier durch die Teile 62, 72 des Teils 82. Von dort aus gelangt die Flüssigkeit zur Sekundärauslaßöffnung 24, womit sie das Ventil in Richtung zum Vorratstank verläßt Es ist klar, daß in dieser Betriebsstellung die Pumpe nicht stillgesetzt zu werden braucht, sondern daß ein Umlauf bewerkstelligt wird, wobei eine Überlastung der Pumpe oder des Motors vermieden wird, während zur gleichen Zeit eine Flüssigkeilsströmung durch den Hauptauslaß 22 unterbunden ist

Wie vorher schon betont wurde, wird angestrebt, auch Wasserschläge zu vermeiden, wenn die Leitungen oder Schläuche, die die Hauptauslaßöffnung 22 mit den Düsen verbinden, gefüllt werden. Bei dem Ventil 10 ist das durch Bewegen des Ventilschiebers 16 in die in F i g. 5 gezeigte Stellung zu erreichen. Ist der Ventilschieber 16 in dieser Stellung, so tritt die durch die Einlaßöffnung 20 einströmende Flüssigkeit durch die Bohrungen 40 in die Ringteile 46,50 sowie 56 und strömt zur Hauptauslaßöffnung 22. Bei Durchströmen der Ringteile 50 gelangt die Flüssigkeit durch die Bohrungen 54, was eine Druck- und Volumenverminderung der strömenden Flüssigkeit zur Folge hat. Es ist zu bemerken. daL· die ringförmige Nut 42 in dieser Stellung nicht vom Ventilschieber 16 abgeschlossen ist. so daß von der Pumpe zugeführte überschüssige Flüssigkeit durch den Schieber 16 und die Bohrungen 88 zur Sekundärauslaßöffnung in der vorher für die Rückführung eines Teilstromes der Flüssigkeit zum Vorratstank beschriebenen Weise strömen kann. Da der Druck und das Volumen der zur Auslaßöffnung 22 strömenden Flüssigkeit vermindert sind, wird ein langsames Füllen der die Hauptauslaßöffnung 22 mit den Düsen verbindenden Leitungen erreicht und Wasserschläge werden vermieden.

Wenn der Entkokungsvorgang beginnen soll, so wird der Ventilschieber 16 in die in F i g. 6 gezeigte Stellung gebracht. Es soll nochmals herausgestellt werden, daß der Ventilschieber 16 an einigen Zwischenstellen angeordnet werden kann, so daß nur ein Teil der Bohrungen 44 freigegeben wird, was vom Volumen des benötigten Flüssigkeitsstromes abhängt. Bei der gezeigten Stellung (Fig.6) des Ventilschiebers 16 strömt die Flüssigkeit von der Pumpe durch die Einlaßöffnung 20 in die Hülse 32 und durch die offenen Bohrungen 44 zur Auslaßöffnung 22 sowie zu den Düsen. Die Bohrungen 40 sind offen, jedoch tritt aufgrund der durch die Ringteile 50 hervorgerufenen Drosselung hier nur eine schwache Strömung auf. In dieser Betriebsstellung ist die das Ventilgehäuse 12 mit der Sekundärauslaßöffnung 24 verbindende ringförmige Nut 42 vom Ventilschieber 16 verschlossen, so daß keine Flüssigkeit in diesem Zeitpunkt des Betriebes rückgeführt wird. Da eine Umlaufströmung somit unterbunden ist und die Bohrungen 44 relativ groß sind, erfolgt nur eine geringe, wenn überhaupt. Verminderung im Druck und Volumen der zu den Entkokungsdüsen strömenden Flüssigkeit.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Umschaltventil mit einem hohlen Ventilgehäuse, das eine axiale Einlaßöffnung, eine Hauptauslaß- und eine Sekundärauslaßöffnung sowie einen ringförmigen, die Einlaßöffnung umschließenden Ventilsitz aufweist, mit einem verschiebbar angeordneten Ventilschieber mit einem längs verlaufenden, durchgehenden Kanal, der eine zum wechselweäsen Verschließen der Auslässe ausreichende Länge hat und mit dem Ventilsitz zur Anlage kommen kann, und mit einer mit dem Ventilschieber betrieblich verbundenen Ventilsteuerung, die den Ventilschieber einmal in eine erste Stellung in Anlage an den Ventilsitz bewegt, in der die Hauptauslaßöffnung verschlossen ist, während die Sekundärauslaßöffnung offen ist, und die den Ventilschieber in eine zweite Stellung bewegt, in der die Hauptauslaßöffnung offen und die Sekundärauslaßöffnung geschlossen ist, dadurch gekennceichnet, daß im Ventilgehäuse (12) eine den Ventilschieber (16) aufnehmende Hülse (14, 32) mit einem nahe der Einlaßöffnung (20) gelegenen offenen Ende (34) und einem im Bereich der Sekundärauslaßöffnung (24) gelegenen geschlossenen Endstück (36) befestigt ist, deren Wand von Bohrungen durchsetzt ist, von denen mehrere erste Bohrungen (40) nahe dem offenen Ende der Hülse (14, 32) liegen und als Drosselbohrungen zur Hauptauslaßöffnung (22) hinführen, eine Vielzahl von zweiten Bohrungen (66, 70, 78, 80), ebenfalls die Strömung drosselnd, zui Sekundärauslaßöffnung (24) führt und eine dritte, zwischen den erstem (40) und den zweiten Bohrungen (66,70,78,80) im Bereich der Hauptauslaßöffnung (22) liegende Grurte von Bohrungen (44), die ebenfalls zur Hauptauslaßöffnung (22) führt, eine im wesentlichen ungedrosselte Strömung zuläßt, und daß der Ventilschieber (16) in seiner ersten Stellung die ersten (40) und dritten Bohrungen (44) der Hülse (14,32) verschließt und in eine Zwischenstellung bewegbar ist, in der er nur die dritten Bohrungen (44) verschließt und eine gedrosselte Strömung von der Einlaßöffnung (20) zu den beiden Aus laßöffnungen (22,24) zuläßt.

2. Umschaltventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Hülse (32) zwischen dem Endstück (36) und den Bohrungen (44) eine ringförmige Nut (42) vorgesehen ist, die eine geringere Weite aufweist als die kleinste der Bohrungen (66, 78,80).

3. Umschaltventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (32) nahe dem offenen Ende (34) von einem dreiteiligen Ringteil (46, 50, 56) umgeben ist, daß dann auf einem Kreisumfang mit Abstand zueinander angeordnete Bohrungen (58), vorgesehen sind, die mit einer Ringnut (48), die mit den ersten Bohrungen (40) der Hülse (32) fluchtet bzw. mit einer zur Hauptauslaßöffnung (22) offenen Ausnehmung (60) verbunden sind.

4. Umschaltventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Bohrungen (66, 70, 78,80) in einem nahe dem geschlossenen Endstück (36) angeordneten, die Hülse (32) umgebenden dreiteiligen Ringteil (62, 72, 82) vorgesehen sind, daß das erste scheibenförmige Ringteil (62) mit zwei in Abstand voneinander umlaufenden Ausnehmungen (64, 68) in einer seiner Flächen versehen ist, die mit den zweiten Bohrungen (66, 70) im ersten

Ringteil (62) fluchten, daß ein zweites scheibenförmiges Ringteil (72), mit zwei in Abstand voneinander umlaufenden ringförmigen Ausnehmungen (74, 76), die mit den zweiten Bohrungen (66, 70) im ersten Ringteil (62) übereinstimmen, versehen ist und mit den zweiten Bohrungen (78, 80) im zweiten Ringteil (72) fluchten, und daß eine dritte Ringscheibe (82) in einer seiner Oberflächen eine ringförmige, mit den zweiten Bohrungen (78, 80) im zweiten Rinpteil (72) übereinstimmende Ausnehmung (84) besitzt, wobei die Ringteile (62, 72, 82) eine gedrosselte Flüssigkeitsströmung durch das Ventil (10) vom Einlaß (20) durch Bohrungen (88) des Ventilschiebers (16), die Ausnehmungen (64,74) im ersten und zweiten Ringtesl (62, 72) die Ausnehmung (84) in der dritten Ringscheibe (82) und durch die Bohrungen (80, 70) und die Ausnehmung (68) im ersten und zweiten Ringteil (62, 72) zur Sekundärauslaßöffnung (24) zulassen.