DE2729522C2 - Gehäuse für ein emissionssicheres Ventil und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Gehäuse für ein emissionssicheres Ventil und Verfahren zu seiner Herstellung

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Description

Die Erfindung betrifft ein Gehäuse für ein emissionssicheres Ventil, welches insbesondere bei giftigen, radioaktiven oder aggressiven, flüssigen oder gasförmigen Durchflußmedien eingesetzt wird, mit einem mit Anschlußstutzen versehenen, teilweise kugelförmigen Gehäuse, sowie einer durch einen Elektromagneten betätigbaren Ventilspindel, die mit einem Ventilsitz im Gehäuse zusammenwirkt, wobei das Gehäuse auf seiner Innenseite mit einem korrosionsfesten Material plattiert ist.
An Ventile für z. B. radioaktive, aggressive oder giftige Durchflußmedien wird die Forderung sehr hoher Dichtheit nach außen gestellt. Außerdem müssen diese Ventile ausreichend widerstandsfähig gegen die betreffenden Durchflußmedien sein.
Materialien, die diese Bedingungen erfüllen, sind z. B. Silber, Titan oder Tantal. Diese Materialien sind teuer, weshalb sie nur in dünnen Schichten als Überzugsmaterial verwendet werden.
Es sind nun bereits Verfahren bekanntgeworden, durch Sprengplattieren eine Platte oder eine Schicht eines Materials auf ein anderes Material aufzubringen und fest mit diesem zu verbinden (DE-AS 22 48 079).
Bereits in der Zeitschrift »Metallwissenschaft und Technik«. Band 28. 1974. Seiten 957 — 959 ist ein Verfahren zum »Plattieren von Tantal für Bchälterwa:·- ilungen im chemischen Apparatebau», beschrieben. wobei die Innen- xler ''aißo^.-.tKKiiVi.'eu :\<r, l^.i;:ei; oJer iiehaliern ,nit Γ;\"! ι! ,:\.>!..·,,■. y\.\::ie:: hü;·.!·_''·.
Aus der Zeitschrift "Wi / Industrielle l-'eriiguiiL;·.. r.i). Nr. S. Seite loi isi es be-.,ιΐ'.Ρι. 'jmer^'hiedujlie Metalle
43 explosiv miteinander zu verschweißen.
In der DE-OS 23 64 388 schließlich ist ein Verfahren beschrieben, nach welchem das Gehäuse eines Absperrschiebers durch Explosionsumformung geformt wird.
Beim Explosiv-Plattieren wird zu plattierende Körper ortsfest gehalten, während das Plattierungsmaterial durch den Sprengstoff unter hoher Beschleunigung gegen den zu plattierenden Körper getrieben und mit diesem verschweißt wird. Bei der Explosiv-Umformung dagegen wird der Formkörper selbst durch den Druck der Explosion gebildet, d.h. in die gewünschte Form gebracht
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, die Bildung des Formkörpers und die Plattierung des Fonnkörpers mit einem anderen Material zusammenzufassen.
Gemäß der Erfindung wird dies bei einem Gehäuse der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß der kugelförmige Gehäuseteil und die innere Plattierung gleichzeitig aus einem zylindrischen Rohr für das Gehäuse und einem in diesem koaxial angeordneten zylindrischen Rohr für die Plattierung durch Explosionsumformung und Explosionsschweißung gebildet sind.
Hierbei wird das äußere Rohr in ein Formwerkzeug gepreßt und gleichzeitig das innere Rohr, das an seiner Innenseite mit einem Sprengmittel belegt ist, auf die Innenwand des umgeformten äußeren Rohres plattiert und mit diesem verschweißt.
Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert, in der
Fig. 1 im Schnitt ein Ventilgehäuse nach der Erfindung zeigt.
F i g. 2a, 2b und 2c zeigen die Formung eines Teils des Ventilgehäuses und die gleichzeitige Innenplattierung des Gehäuses sowie das Anbringen und Innenplattieren der Anschlußstutzen.
Das Ventil 10 nach F i g. 1 besieht aus einem Gehäuse 12 mit einem unteren Gehäuseteil 16 und einer mit diesem verbundenen Magnetschlußhülse 14,18. An dem unteren Gehäuseteil 16 sind Anschlußflansche 20, 22 angeschweißt. Der untere Gehäuseteil 16 besteht z. B. aus einem Kesselbaustahl, während die Magnetschlußhülse 14, 18 aus einem martensitischen Chromstahl besteht, der magnetisierbar ist, wobei zwischen den Teilen 14,18 ein Rohrstück 46 aus einem nicht-magnetischen Material, z. B. austenitischem Stahl zwischengeschaltet ist. Ein Elektromagnet 24 umgibt die Magnetschlußhülse 14, 18, 46. Der Elektromagnet wird umgeben von einem Mantel oder Eisenjoch 27, während im Innern der Magnetschlußhülse ein Magnetanker 26 verschiebbar angeordnet ist, der ebenfalls aus einem magnetisierbaren Material, z. B. einem martensitischen Chromstahl besteht. Die magnetischen Feldlinien des Elektromagneten 24 verlaufen somit durch den Magnetanker 26. das Eisenjoch 27. die Magnetschlußhülse 14, 18 und den Luftspalt 19 zwischen der Magnetschlußhülse 18 und dem Magnetanker 26.
Am Magnetanker 26 angeformt oder mit ihm verbunden ist eine Ventilspindel 30. die mittels einer Spindelführung 32 geführt ist. und an ihrem in der Zeichnung unteren Ende einen Ventilteller 34 trägt. Die Spindelfühniii!.' 32 ist am Geliiiu.se gehalten. /. B. /wischen wcii.i'j'.eunieneil 16 und Magneischlußhülse Ί4 ein.L'esj'-.inr!. Der Ventilteller 34 wirkt, wie darges'cllt. niii ei:i'ji:i .;:: ti-jhause ausgebildeten Ventilsit/. 36 zusamme!!.
Die M.)i.'neiwhlul}!"i'.i!se 14 u,..'J der untere Gehäuse-
teil 16 werden mittels Halteflanschen 38, Schrauben 40 und Muttern 42 zusammengehalten und zusammengespannt, wobei, wie bereits erwähnt, die Spindelführung 30 zwischen beiden Teilen gehalten ist. Als Flanschverbindung werden zweckmäßigerweise Normflansche verwendet. Axial zwischen den beiden Teilen 14, 16 ist ein Zentrierring 44 angeordnet, in den von oben die Magnetschlußhülse 14 und von unten der untere Gehäuseteil 16 mit Hilfe geeigneter Ansätze eingreift, wodurch eine Ausrichtung und Zentrierung der beiden Teile relativ zueinander erreicht wird.
Die gesamten Innenwände des Ventiles sind mit einer Innenplattierung 48, 50, 52, 54 versehen, die z. B. aus Tantal mit einer Dicke von z. B. I mm besteht. Die Plattierung wird durch Explosionsschweißung auf die Innenwände des Ventiles aufgebracht, wobei ein metallischer, gasdichter und dauerhafter Verbund entsteht, der sich auch bei starken und komplexen Beanspruchungen nicht löst.
Die Enden 56 und 58 der Innenplattierung 48 bzw. 52 sind radial nach außen über die Stirnflächen der beiden Teile 14. 16 geführt und bilden Dichikanten. Da der durch eine Feder 28 in Schließrichtung belastete Magnetanker 26 vollständig im Inneren des Gehäuses angeordnet ist, hat das Ventil keine dynamische Dichtung durch die eine Leckage entstehen könnte. Die einzige Dichtung ist die statische Dichtung an den Dichtkanten 56 und 58 der Innenplattierung. Diese statische Dichtung läßt sich durch geeignete Wahl der Dichtkraft, die durch die Dehnschrauben 40 aufgebracht wird, vollkommen sicher abdichten.
Auch bei den Flanschen 20 und 22 ist die Innenplattierung 54 etwas über die Stirnfläche herausgeführt, so daß Dichtkanten 114 gebildet werden, die dann zusammen mit den entsprechenden, nicht gezeigten Rohranschlüssen, ebenfalls statische Dichtungen bilden.
Als Dichtfläche für den Ventilteller 34. d. h. als Ventilsitz 36 kann direkt die Innenplattierung verwendet werden, die im Bereich des Ventilsitzes 36 z. B. angeläppt w;rd. Der Ventilstempel oder Ventilteller 34 arbeitet dann direkt mit dem aus der Plattierung gebildeten Ventilsitz zusammen.
Die Fig. 2a bis 2c zeigen die gleichzeitige Herstellung des unteren Gehäuseteiles 16 und die Aufplattierung der Tantalauskleidung.
Nach Fig. 2a wird in einem Formwerkzeug 104, das z. B. aus zwei Hälften besteht, ein Rohr 100, wie dargestellt, angeordnet, das den späteren, im wesentlichen kugelförmigen Gehäuseteil 16 bilden soll. Das Rohr 100 ist an einem h der Zeichnung unteren Ende fest von den beiden Hälften des Formwerkzeuges 104 umschlossen und wird auf diese Weise gehalten. An seinem oberen Ende hat das Rohr einen Abstand von den Innenflächen des Formwerkzeuges 104, der z. B. ·"> einige Millimeter betragen kann. Im Inneren des Rohres 100 ist nun mit radialem Abstand von seiner Innenwand ein weiteres Rohr 102 koaxial angeordnet, das aus dem Plattiermaterial, z. B. Tantal, besteht und eine Dicke von z. B. 1 mm haben kann. Der radiale Abstand der
i» Außenwand des Rohres 102 von der Innenwand des Rohres 100 kann z. B. I bis 3 mm betragen.
Die Innenfläche des Rohres 102 wird nun, was nicht dargestellt ist, mit einem Sprengmittel belegt tind dieses dann gezündet. Durch die Explosion wird nun einerseits
ι "> das Rohr 102 gegen das Rohr 100 beschleunigt, wodurch eine Explosionsverschweißung zwischen den beiden Rohren und damit eine Innenplattierung des Rohres 100 durch das Material des Rohres 102 erreicht wird, andererseits wird das Rohr 100 radial nach außen auf die
-" Innenwände des Formwerkzeuges 104 zu beschleunigt und durch den Explosionsdruck in die vom Werkzeug 104 gebildete Form gedruckt, ·«/ daß durch eine Explosion und einen Arbeitsgang sowoiil das Ventilgehäuse geformt und auch auf seiner Innenfläche mit dem
2'< korrosionsfesten Material plattiert wird. Nach dem Entfernen des Formwerkzeuges 104 wird der etwa kugelförmige Ventilkörper 16 an der erforderlichen Stelle aufgebohrt und mit Hilfe eines Aushalswerkzeuges ausgehalst, wie Fig.2b zeigt, wodurch ein
«ι Rohrstutzen 108 gebildet wird. Bei der Aushalsung bleibt der innige metallische Verbund zwischen der Plattierung und dem Material des Gehäuses voll erhalten.
Nach der Aushalsung wird an den Rohrstutzen 108
r> der Flansch 22 unter Bildung einer Schweißnaht 110 angeschweißt. Danach wird in den Flansch 22 wiederum ein im wesentlichen rohrförmiger Körper aus dem korrosionsfesten Plattiermaterial eingesetzt und analog der beschriebenen Weise durch Explosionsschweißung
*<> aufplattiert. Dieser rohrförmige Körper erstreckt sich über die Schweißnaht 110, und er überlappt etwas die Pla'tierung 52 des Gehäuseteiles 16, so daß sich nach der Explosionsschweißung eine Überlappung 112 ergibt. Der rohrförmige Körper ist ferner an der Stirnseite
■*"> radial nach außen geführt, so daß auch die Stirnfläche des Flansches 22 unter Bildung der Oichtksjite 114 plattiert wird.
Die Sprengstoffmenge kann beispielsweise das 0,75fache der Masse der zu beschleunigenden und
"■" aufzuplattierenden bzw. umzuformenden Teile betragen.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Gehäuse für ein emissionssicheres Ventil, welches insbesondere bei giftigen, radioaktiven oder aggressiven, flüssigen oder gasförmigen Durchfluß- , medien eingesetzt wird, mit einem mit Anschlußstutzen versehenen, teilweise kugelförmigen Gehäuse, sowie einer durch einen Elektromagneten betätigbaren Ventilspindel, die mit einem Ventilsitz im Gehäuse zusammenwirkt, wobei das Gehäuse auf Ui seiner Innenseite mit einem korrosionsfesten Material plattiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der kugelförmige Gehäuseteil (16) und die innere Plattierung (52) gleichzeitig aus einem zylindrischen Rohr (100) für das Gehäuse und einem ι in diesem koaxial angeordneten zylindrischen Rohr (i02) für die Plattierung durch Explosionsumformung und Explosionsschweißung gebildet sind.
2. Verfahren zur Herstellung eines Ventilgehäuses nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse aus einem >(> zylindrische? Rohr, welches in einem Formwerkzeug angeordnet ist. dessen Innenform der mit Anschlußstutzen versehenen und teilweise kugelförmig ausgebildeten Außenform des Gehäuses entspricht und einem in diesem Rohr koaxial angeord- >-> neten zylindrischen zweiten Rohr, das an seiner Innenwand mit einem Sprengmittel belegt ist, durch Explosivumformung bei Zündung gebildet wird, indem das erstgenannte Rohr in das Formwerkzeug gepreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß gleich- Jo zeitig das zweite Rohr (102) mit seinem korrosionsfesten Material auf die Innenwand des ersten Rohres (100) plattiert und mit diesem verschweißt wird.
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