DE2744268A1 - Schieberventil - Google Patents

Description

DR. KARLTH. HEGEL · DIPL.-ING. KLAUS DICKEL

P A T E N T A N W Λ I, T E

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Exxon Research And Engineering Company P. 0. Box 55
Linden, N. J. 07036
V. St. A.

Schieberventil

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Poetecheckkonto: Hamburg 2Θ122Ο-2Ο5 . Bank: Dresdner Bank AO. Hamburg. Kio.-Nr. 3 813 8Ο7

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Die Erfindung betrifft ein Schieberventil zur Mengensteuerung von erodierenden Materialströmen bei hohen Temperaturen.

Schieberventile werden im allgemeinen in drei typischen Bereichen eingesetzt und zwar zur Drosselung von Abgas, welches Feststoffteilchen enthält, sowie zur Drosselung und/oder Unterbrechung von Feststoffmaterialströmen. Diese Ventiltypen werden in großem Rahmen in katalytischen Fluidkrackeinheiten (FCCU), FließverkokLungseinheiten (FCU), fludisierten Eisenerzainheiten (FIOR) und anderen fluidisierten Feststoffeinheiten eingesetzt, wo die Betriebsbedingungen zwischen Raumtemperatur und 871°C über lange Zeiträume schwanken und kurzfristig bis auf 982°C gehen, während der Druck im Bereich

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von 0 bis 17,58 kp/cm liegt. B^i diesen Verfahren wird der Betriebsdruck durch die Drosselung des Stromes gesteuert. Natürlich werden Schieberventile auch in verschiedenen anderen Verfahren eingesetzt. Gegenwärtig werden drei verschiedene Ventilgrundtypen unter den oben erwähnten Bedingungen eingesetzt, wobei die Ausführungen für Horizontalleitungen und Vertikalleitungen verschieden sind, um der Orientierung des Ventils Rechnung zu tragen. Die Ausbildung eines herkömmlichen Schieberventils mit einem oder mehreren Schiebern, die mittels einer Zunge und einer Nut geführt werden, wird in der US-PS 3 726 306 beschrieben.

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Im Fall von fluidisierten FeststofStrömungen werden sowohl Absperr- als auch Drosselventile eingesetzt. Im allgemeinen wird jedoch die Absperrung einer Feststoffströmung mittels eines Ventiles, das einen einzigen Schieber aufweist, durchgeführt, der die Öffnung in einer festinstallierten Platte abdeckt. Das Ventil bietet normalerweise der Strömung keinen Widerstand, wenn es vollständig geöffnet ist, d. h. der Öffnungsdurchmesser entspricht dem Leitungsdurchmesser. Herkömmliche Drosselschieberventile arbeiten mit einer verringerten Durchtrittsöffnung, um die angestrebte Strömungssteuerung zu erzielen. Der Öffnungsquerschnitt ist im allgemeinen beträchtlich geringer als der Leitungsdurchmesser in Abhängigkeit von dem für den störungsfreien Betrieb erforderlichen Druckabfall. Da die Ventile ständig den in der Strömung geführten Feststoffpartikeln ausgesetzt sind, die hierauf bei einer so erhöhten Temperatur auftreffen, die hinreicht, um die physikalischen Festigkeitseigenschaften und die Härte des Ventilmaterials erheblich zu verringern, wodurch an diesen Ventilen eine Erosion auftritt. Die Erosion kann die Lebensdauer dieses Schlüsselteiles der Ausrüstung erheblich verringern, wodurch ein Hauptproblem entsteht, da die Ventile einen kritischen Bestandteil der Verfahrenseinheiten darstellen, deren wirtschaftlicher Erfolg von einem ununterbrochenen Langzeitbetrieb abhängt. Typische herkömmliche Ventile werden in den amerikanischen Patentschriften 2 217 834, 2 614 789, 2 636 712 und 3 370 610 beschrieben.

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Bei der erwähnten US-PS 2 636 712 auf den Namen der Anmelderin der vorliegenden Erfindung handelt es sich um den nächstliegenden Stand der Technik, wobei ein Schieberventil aufbau zur Mengensteuerung von Feststoffen beschrieben wird. Hierbei liegt jedoch das Hauptinteresse darauf, die erosion der Ventilinnenteile dadurch auszugleichen, daß man die Stellung der Schieber in bezug auf ihren Sitz verändert, tine oder eine Anzahl von Öffnungen (Sitzen) können in den Ventilöffnungsplatten vorgesehen sein. Die Schieber sind in einem vorbestimmten Abstand voneinander angeordnet, um den erforderlichen Strömungsquerschnitt einzustellen. Wenn die Schieber und/oder die Ventilöffnungsplatten im Strömungsbereich erodiert werden, verschiebt man die Schieber (wobei deren Abstand aufrechterhalten wird) relativ zu den Öffnungen der Ventilöffnungsplatte, so daß die erodierten Bereiche der Ventilinnenteile aus dem Strömungsbereich herausgenommen und andere nidt-abgetragene Ventilteile der erodierenden Wirkung der Strömung ausgesetzt werden. Weder diese Patentschrift noch die anderen Ventile herkömmlicher Art ermöglichen jedoch die Einstellung eines variablen Strömungsbereiches.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aufgezeigten Nachteile des Standes der Technik zu beheben und ein Schieberventil zu schaffen, das praktisch in jeder Position zu arbeiten vermag. Dabei soll das Schieberventil in der Lage sein, einen variablen Strömungsquerschnitt zur Verfugung zu

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stellen. Außerdem soll das Schieberventil einen einfachen Aufbau besitzen und somit eine kostengünstige Herstellung und Montage gewährleisten. Das zu schaffende Ventil soll einen erhöhten Schutz gegen Erosion sicherstellen. Die Bewegung der Schieber soll im wesentlichen auf eine hin- und hergehende Bewegung beschränkt sein, während die Betätigung durch praktisch jeden Antrieb möglich sein soll.

Gelöst wird diese Aufgabe nach der Erfindung durch einen Ventilkörper, der zwischen zwei Rohrabschnitten angeordnet ist, eine Platte, die im wesentlichen senkrecht zur Material·» Strömungsrichtung innerhalb des Ventilkörpers angeordnet ist und eine Öffnung vorbestimmter Größe aufweist, ein Paar einander gegenüberliegender Schieber, die im wesentlichen in der gleichen Ebene innerhalb des Ventilkörpers senkrecht zur Achse der Materialströmungsrichtung auf der Platte aufliegen, wobei der Durchtrittsquerschnitt zwischen den einander gegenüberliegenden Innenkanten einstellbar ist, Führungsschienen, durch welche die Schieber in einer vorbestimmten Ebene ohne seitliche Abweichung führbar sind, sowie eine Betätigungsanordnung zur individuellen Bewegung eines jeden der Schieber. Bezüglich bevorzugter Ausführungsformen wird auf die Unteransprüche verwiesen.

Das erfindungsgemäße Schieberventil läßt sich in einer Vielzahl von Positionen einstellen und eignet sich für den Einsatz in erodierenden und/oder solchen Umgebungen, die

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hohen Temperatur ausgesetzt sind. Das Ventil besitzt einen vorbestimmten Strömungsquerschnitt und ein Paar massiver Schieber, die vor- und zurückschiebbar sind und dabei einen variablen Strömungsquerschnitt freigeben, wodurch die Ventile sowohl als Drosselventile als auch als Absperrventile einsetzbar sind. Ein gasdichter Abschluß mittels der Scheiben ist nicht möglich, da keine hinreichende Andrückkraft zwischen den Scheiben und dem Sitz durch die Druckdifferenz erzeugt wird und/oder die Sitzflächen nicht wirtschaftlich mit den erforderlichen Toleranzen gefertigt werden können. Sie werden automatisch mittels herkömmlicher Betriebsvorrichtungen wie Luftdruckmotor, hydraulischem Zylinder, pneumatischem Zylinder und/oder Membransteuerung und ähnlichem bewegt. Infolge des einzigartigen Aufbaus eignen sich die Ventile im besonderen für die Verwendung in extrem erodierenden Bedingungen wie beispielsweise für fluidisierte Feststoffe. Jeder der Schieber besitzt eine besondere Betätigungsvorrichtung, wodurch die Zuverlässigkeit der Ventile noch gesteigert wird. Diese Anordnung ermöglicht die Wartung der einen Antriebsvorrichtung, während die andere den Betrieb übernimmt. Bei einer Drosselung werden die Ventilschieber unmittelbar von der Ventilöffnungsplatte oder dem Sitz getragen und sind hiermit in engem Kontakt, gleichgültig ob sich das Ventil in einer horizontalen oder einer vertikalen Leitung befindet, mit abwärts gerichtetem Strom, oder in jeder beliebigen Zwischenposition. Wenn sich das Ventil in geschlossener Stellung befindet, jedoch keine Druckdifferenz die Scheiben geg® den Sitz preßt, verhindern

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die Führungen, daß die Schieber nicht mit dem Sitz außer eingriff kommen, wenn das Ventil in einer Horizontalleitung installiert ist. Die Steuerung der Erosion der Innenteile des Ventils wird mittels eines (durchgängig verstärkten) hitzebeständigen Materials und einer Oberflächenhärtung der Scheiben und der Ventilöffnungsplatte (Sitz) erreicht. Der Vontilkörper ist mit einem feuerfesten Material ausgekleidet. Die Innenteile des Ventils, die der Erosion ausgesetzt sind, werden zu einer Einheit zusammengefaßt, so daß ihr Ersatz in einer einfachen Weise möglich ist, ohne daß das gesamte Ventil aus der Leitung ausgebaut werden muß. Diese Teile bestehen aus der Ventilöffnungsplatte, den Schiebern und den Führungen, die durch Verschraubungen zu einer Einheit miteinander verbunden sind. In denjenigen Fällen, wenn eine starke Erosion auftritt, d. h., wenn bei einer hohen Druckdifferenz über den variablen Öffnungsquerschnitt in einer Leitung ein hoher Feststoffgehalt in der Strömung vorliegt, waren eine Anzahl von herkömmlichen Drosselventilen (z. B. Einschieberventile) hintereinandergeschaltet erforderlich, um eine hinreichend lange Betriebszeit zwischen den einzelnen Anlageabschaltungen zu gewährleisten. Wo räumliche Beschränkungen die Anordnung zwei oder mehr hintereinandergeschalteter Einschieberventile ausschließen, kann ein Doppelschieberdrosselventil gemäß der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommen. In diesem Fall kann das Doppelschieberventil mit einem Schieber drosseln, während der andere Schieber in einer vollgeöffneten Stellung gehalten wird. Wenn die Steuerung der Strömung durch die Erosion des vorge-

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schobenen Schiebers beeinträchtigt wird, wie auch der entsprechende Teil der festen Ventilöffnung (Sitz), kann der erodierte Schieber in die vollgeöffnete Position gezogen werden, während die Strömungssteuerung durch den anderen, nicht-erodierten Schieber und den nicht-erodierten Teil der Ventilöffnungsplatte übernommen wird. Diese Fähigkeit des erfindungsgemäßen Ventils gewährleistet eine Lebensdauer von zwei herkömmlichen Einschieberventilen bei einem Raumbedarf für ein Ventil, oder die Lebensdauer von vier herkömmlichen Ventilen in einem Raum, der für zwei Ventile erforderlich ist.

Hieraus leuchtet ein, daß der erfindungsgemäße Ventilaufbau niedrige Betriebskosten und eine problemfreie Unterhaltung gewährleistet. Das Ventil arbeitet praktisch in jeder Lage, im Vergleich zu herkömmlichen Ventilen, die nahezu ausschließlich nur in Vertikalleitungen eingesetzt sind. Die Innenteile können in einer einfachen Weise über einen abnehmbaren Deckel herausgenommen werden, wodurch es möglich wird, den Ventilkörper völlig dicht in die Leitung einzuschweißen. Bei der herkömmlichen Befestigung über Flansche mußte der Ventilkörper mit der Leitung verschraubt werden, wodurch infolge der großen Temperaturschwankungen stets die Gefahr von Undichtigkeiten bestand. Der Einsatz von derart zu einer Einhdt zusammengefaßten Ventilinnenteilen in Abstrom- und Horizontalleitungen vereinfacht den Ausbau und den Austausch der Innenteile durch die Verwendung von Reserveeinheiten. Diese Ausbildung macht es möglich, die Reparatur, eine Überholung und

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Einstellung in der Werkstatt durchzuführen, womit eine Übereilte Instandsetzung innerhalb der Leitung vermieden wird, ohne daß sich hierdurch die Ventilkosten erhöhen. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung ermöglicht eine vereinfachte und demgemäß verläßlichere Führung der Ventilbewegung. Es ist lediglich ein kritisches Dimensionsspiel zu beachten, im Vergleich zu herkömmlichen Ventilen, wo mindestens drei solcher Dimensionsspielräume berücksichtigt werden mußten. Die Betätigungsanordnungen für die Ventile besitzen einen weiten Spielraum und umfassen eine \Äelzahl herkömmlicher Systeme (beispielsweise Hydraulik, Pneumatik usw.).

Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventils soll nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigt im einzelnen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventils zum Einsatz für fluidisierte Feststoffströme,

Fig. 2 die Draufsicht auf das Ventil gemäß Fig. 1, Fig. 2A die Verbindung der Schubstange mit dem Schieber,

Fig. 3 einen Querschnitt durch das Ventil im wesentlichen entlang der Schnittlinie 3-3 der Fig. 2,

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Fig. 4 einen Querschnitt im wesentlichen entlang der Schnittlinie 4-4 der Fig. 2,

Fig. 5 einen Querschnitt im wesentlichen entlang der Schnittlinie 5-5 der Fig. 1,

Fig. 6 die Draufsicht auf die Ventilöffnungsplatfe^ die in dem erfindungsgemäßen Ventil zum einsatz kommt,

Fig. 7 einen Querschnitt im wesentlichen entlang der Schnittlinie 7-7 der Fig. 6,

Fig. 8 einen Querschnitt im wesentlichen entlang der Schnittlinie 8-8 der Fig. 6,

Fig. 9 einen Querschnitt durch einen Teil des Schiebers im wesentlichen entlang der Schnittlinie 9-9 der Fig. 1,

Fig. 10 einen Schnitt durch das verstärkte, feuerfeste

Material unter Darstellung der erfindungsgemäßen Verankerung im wesentlichen entlang der Linie 10-10 der Fig. 6,

Fig. 11 die Draufsicht auf die erfindungsgemäße Verankerung des verstärkten, hitzebeständigen Ma-

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Il A A ^ b ö

terials gemäß Fig. 10,

Fig. 12 eine Seitenansicht der Schieberführung unter Darstellung des harten Oberflächenüberzuges,

Fig. 13 einen Schnitt durch die Führung gemäß Fig. 12,

Fig. 14 eine schematisierte Draufsicht auf eine Ventilöffnungsplatte mit einer länglichen Öffnung,

Fig. 15 eine schematisierte Draufsicht auf eine Ventilöffnungsplatte mit einer kreisförmigen Öffnung und

Fig. 16 die Draufsicht auf eine andere Ausführungsform der Ventilschieber mit konkav ausgebildeten Vorderkanten zur Drosselung.

In den Zeich-nungen, auf die nachfolgend Bezug genommen wird, sind sich jeweils entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Es ist hierin ein Schieberventil 10 dargestellt, das in viele Positionen einstellbar ist und sich im besonderen für fluidisierte Feststoffe eignet und zwar im besonderen zur Strömungsdrosselung. Das Ventil eignet sich speziell zur Strömungssteuerung von erodierenden Medien, die Feststoffe enthalten. Das Ventil besitzt ein Paar Ventilschieber 12 und 14, die sich diametral einander gegenüber-

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liegen, im Hinblick auf eine Ventilöffnung 16 mit festen Dimensionen. Jeder Schieber liegt unmittelbar an der Ventilöffnungsplatte 22 an. Während des Betriebes kann einer der Schieber aus dem Strömungsweg zurckgezogen werden, (der durch einen abwärts gerichteten Pfeil angedeutet ist, obwohl die Strömung in Abhängigkeit von der Ausrichtung der Leitung anders verlaufen kann) während der andere zur Strömungssteuerung eingesetzt wird. Wenn der in Betrieb befindliche Schieber für eine wirkungsvolle Steuerung zu stark erodiert ist, kann er aus dem Strömungsweg zurückgezogen werden, während der andere Schieber stattdessen eingesetzt wird. Andererseits können beide Schieber zur Strömungssteuerung durch die Ventilöffnung eingesetzt werden. Wie die Fig. 1 zeigt, besitzen die innerhalb des Ventils 10 befindlichen Schieber 12 und 14 einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt, wobei die Innenkante 18 bzw. 20 geradlinig verläuft. Dies trifft in erster Linie auf Ventile zur Drosselung von Feststoffströmen zu, wobei die Feststoffströmung unterbrochen wird, wenn sich die Schieber in der Schließstellung befinden. Wenn die Vorderkanten der Schieber sich in einem vorbestimmten Afcrtand befinden, läßt sich ein angestrebter Durchtrittsquerschnitt zwischen den Schiebern erzielen, liine recht eckförmige Ventilöffnung 16 (siehe Fig. 6) ist in der Mitte der Ventilöffnungsplatte 22 ausgebildet, wobei sich die Platte auf der Unterseite der Schieber befindet und mit diesen Schiebern 12 und 14 in einem gleitenden Kontakt steht. Auf der Oberseite der Schieber 12 und 14 sind entlang deren Seitenkanten i-.wiii im wesentlichen parallel ausgerichtete Führungsschienen

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24 und 26 vorgesehen, die sicherstellen, daß sich die Bewegung der Schieber auf eine hin- und hergehende Bewegung beschränkt und eine unerwünschte Auf- und Abbewegung sicher verhindert wird. Seitenhaiteschienen 22 und 30 (siehe Fig. 5 und 8) stehen mit den oberen Führungsschienen in Verbindung und befinden sich unmittelbar hierunter entlang den Seitenkanten der Schieber, womit eine unerwünschte seitliche Bewegung ausgeschlossen wird. Das seitliche Spiel liegt im Bereich zwischen 3,2 mm und 4,75 mm. Durch diese Art der Schieberführung ist nur ein kritisches Spiel zu beachten, im Vergleich mit drei kritischen Spieltoleranzen bei herkömmlichen Schieberventilen. Damit liegt das einzige kritische Spiel für das erfindungsgemäße Schieberventil zwischen der unteren Fläche der oberen Führungsschienen 24 und 26 und der Oberfläche der Schieber 12 und 14, wobei dieses Spiel in einem Toleranzbereich von i 0,13 mm liegt. Bei der typischen Zungen/Nutführung, wie beispielsweise gemäß der US-PS 3 726 306 müssen derartige Toleranzen nicht nur für diese spezielle Dimension beachtet werden, sondern auch für das Spiel zwischen dem oder den Schieber(n) und der festen (vertikalen) Ventilöffnungsplatte und zwischen den Schiebern und der Zungen/Nutführung in horizontaler Richtung auf jeder Seite der Schieber. Die typische Bewegung der Schieber ergibt sich am deutlichsten aus Fig. 2, wobei die ausgezogenen Linien die Schieber 12 und 14 in der in Fig_o 1 dargestellten Position zeigen. Wenn die Schieber nach innen aufeinander zugeschoben werden, so daß ihre Vorderkanten 18 und 20 einander berühren, befindet sich das Ventil in der

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geschlossenen Stellung.

Wie sich weiter aus Fig. 2 ergibt, zeigt die Linie A die maximale Öffnung zwischen den Schiebern, während die Linie B die Stellung der Schieber beim Normalbetrieb des Ventils angibt. Die gestrichelte Mittellinie C stellt die Mitte der Ventilöffnung 16 dar und entspricht der vollständigen Ventilschließung, d. h. es verbleibt keine Minimalöffnung bei der Schieberausbildung, bei welcher die Vorderkanten der Schieber aneinander anliegen (d. h. die Kante verläuft gerade und rechtwinklig). Wenn die Länge der Schieber so groß oder etwa· größer als der maximale Öffnungsdurchmesser ist, kann nur einer der Schieber eingesetzt werden, um das Ventil zu schließen, vorausgesetzt, daß sich der andere Schieber in der voll zurückgezogenen Position befindet. Veränderungen in der Größe der Schieber sind natürlich möglich_fund dem Fachmann auf diesem Gebiet leuchtet ein, daß sie einem angestrebten Strömungsmuster angepaßt werden können. Eine andere Ausführungsform der Schieber ist in Fig. 16 dargestellt, wobei die Vorderkante eines jeden Schiebers einen konkaven Teil 17 besitzt, der auf die Mitte der Schieberkante ausgerichtet ist. Diese Ausbildung ist nützlich, wenn keine volle Absperrung erfolgen kann, da hierbei stets eine minimale Öffnung (durch gestrichelte Linien dargestellt) bei der inneren oder Schließstellung der Schieber vorhanden ist. Eine solche Ausbildung ist dann zweckmäßig, wenn eine Drosselung erfolgen soll, (z. B. bei der Drucksteuerung des Abgases). Die oberen und die seitlichen Führungsschienen sind aneinander mit Hilfe einer Vielzahl von

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Gewindebolzen 32 befestigt, wie dies aus Fig. 4 ersichtlich ist. Die umlaufende Ventilöffnungsplatte 22 ist an einem unteren umlaufenden Stützelement 34 durch Schrauben 36 befestigt, das sich um die Ventilöffnung 16 (die rechteckig ausgebildet sein kann) radial nach innen erstreckt. Obwohl gemäß der bevorzugten Ausführungsform die Ventilöffnung im wesentlichen rechteckig ausgebildet ist, liegt es im Rahmen der Erfindung, dieser Öffnung andere Formen zu geben. So kann die Öffnung beispielsweise länglich sein (siehe Fig. 14) oder kreisförmig (siehe Fig. 15). Die Anordnung der Hauptachse der Öffnung in Richtung der Ventilschubstangen stellt einen särker zentralisierten Strom durch die variable Öffnung zwischen den Schiebern sicher, um das erodierende Auftreffen der Feststoffe auf den Ventilkörper zu vermindern. Natürlich ist die Öffnungsgröße so ausgelegt, daß die angestrebte Steuerbarkeit des Stromes gewährleistet ist. Die umlaufende Außenkante des ringförmigen Stützelementes 34 ist über eine Schweißung 38 an der Innenwand des im wesentlichen im Querschnitt kreisförmigen zylindrischen Ventilkörpers 40 befestigt, der die Ventilöffnungsplatte, die Schieber und Führungen aufnimmt. Das Stützelement 34 wird zusätzlich auf seiner Unterseite von einer Anzahl auf dem Umfang angeordneter, radial ausgerichteter Stützbleche 42 getragen» Der Ventilkörper steht auf einer Seite (dem Einlaß der dargestellten bevorzugten Ausführungsform) mit einer Kohlenstoff stahlleitung 44 in Verbindung, die Teil einer Strömungsleitung ist, in welcher das Ventil eingesetzt wird. Die untere oder Auslaßseite ist an eine weitere Kohlenstoffstahlleitung 46 angeschlossen.

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Die Ventilschieber bewegen sich im allgemeinen in einer übene senkrecht in bezug auf die Strömung durch die Leitung. Der Von til körper besitzt ein Paar einander diagonal gegenüberliegender öffnungen 48 und 50, die die hin- und hergehende Bewegung der Schieber ermöglichen. Durch diese Öffnungen erstrecken sich Schubstangen 52, die jeweils mit einem Unde über ein T-Stück 51 bzw. 53 in Aussparungen 56 bzw. 58 (siehe Fig. 2A) in den Schiebern 12 und 14 eingreifen,während das andere oder äußere Linde in einer herkömmlichen Weise an eine Betätigungsanordnung 60 bzw. 62 angeschlossen ist. Wie bereits oben erwähnt wurde, kann die Betätigungsanordnung pneumatischer, hydraulischer oder anderer herkömmlicher Art sein, wobei es sich um einen Druckluftmotor, einen Elektromotor, '-ine hydraulische oder pneumatische Kolben/Zylindereinheit oder eine Membran handeln kann. Die Betätigungsanordnungen 60 und 62 besitzen «"»ine identische Ausbildung und sind beide in der gleichen Weise an die Schieber angeschlossen. Die Schubstangen 52 durchgreifen Lagerböcke 64. Koaxial zu den Schubstangen sind Drehverhinderungsmuttern 66 angeordnet, die jede Neigung zum Drehen der Schubstangen ausschließen, wenn die Schieber hin- und hergeführt werden, wodurch dann wiederum eine Drehung der Schieber verhindert wird. Die Muttern 66 werden von einer Nut 68 innerhalb der Lagerböcko aufgenommen. Während des Betriebes sind die einander diagonal gegenüberliegenden Öffnungen 48 und 50 des Ventilkörpers durch einen rechteckigen Deckel 7(> abgeschlossen, der eine Mittelöffnung 72 aufweist, innerhalb wel du. ι eine herkömmliche Stopfbüchse 74 angeordnet ist, (hierbei kann es sich um zusammendrückbare Dichtungsringe handeln,

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die um die Schubstangen 52 gelegt sind, welche die Mittelöffnung 72 und die Stopfbüchse 74 durchgreifen). Die Stopfbüchse ist an den Deckel angeschweißt. Halteklammern 76 verstärken die Lagerbockflansche 77 und 78. Der Deckel 70 ist lösbar mit Hilfe von Schrauben gehalten, die auf dessen äußeren Umfang angeordnet sind und eine feste Verbindung zu dem Ventilflansch 80 herstellen. Der Deckel und die Haltestützen für die Betätigungsanordnungen erstrecken sich radial von dem Ventilkörper nach außen. Entsprechende Anschlüsse sind vorgesehen, um der Be tätigungsanordnung Energie zuzuführen in Form von hydraulischem oder pneumatischem Druck, Elektrizität usw., je nachdem, welche Antriebsart eingesetzt ist.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Doppelschieberanordnung läßt äch die Strömung innerhalb der Leitung zentrieren, wodurch ein Auftreffen der Feststoff partikel auf die innere Leitungswand beträchtlich vermindert wird. Andererseits können die Schieber zur Drosselung eingesetzt werden, wobei ein Schieber die Drosselung übernimmt, während der andere sich in einer vollgeöffneten, d. h. ganz zurückgezogenen Position befindet. Wenn die Erosion die Strömungssteuerung beeinträchtigt, kann dor erodierte Schieber in die vollgeöffnett Position zurückgezogen werden, während der zweite Schieber dann die Strömungsstouerung übernimmt. Dies entspricht im wesentlichen dem Einsatz von zwei herkömmlichen Ventilen und macht das erfinduncjsgemäße Ventil besonders für solche einsätze geeignet, wenn eine lange Betriebsdauer angestrebt wird, und räumliche Einschränkungen

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die Installation eines zweiten oder dritten Ventils ausschließen. Außerdem wird dadurch, daß ein stetiger Kontakt der Schieber mit dem Ventilsitz unabhängig von der Ventilausrichtung sichergestellt ist, eine Erosion verhindert, die durch einen Zweitstrom zwischen den Schiebern und dem Sitz verursacht werden kann (bei herkömmlichen Ventilen ist ein Spiel vorgesehen, welches einen solchen Zweitstrom ermöglicht). Auch wenn der Schieber und der Ventilsitz nicht immer unmittelbar aneinander anliegen, beispielsweise wenn das Ventil in einer vertikalen Leitung im Aufstrom angeordnet ist, arbeitet das Ventil nach wie vor auch in einer solchen Ausrichtung zufriedenstellend, solange der Druckabfall über das Ventil größer ist als das entgegengesetzt wirkende Gewicht der
Schieber, wobei eine entsprechende Auslegung in den Rahmen der Erfindung fällt. Diese Druckdifferenz bewirkt, daß die Schieber in Kontakt mit der Ventilöffnungsplatte gehalten
werden. Wenn die Schieber an der Platte anliegen, wird jegliche Strömung, die normalerweise zwischen dem Schieber und dem
Ventilsitz hindurchgehen würde, verhindert. Außerdem wird
infolge des großen Oberflächenkontaktes die auf dem Druckabfall über das Ventil beruhende Kraft von dem Ventilsitz
getragen und nicht von den Ventilschiebern oder Führungen. Hierdurch wird eine Verminderung der Dicke derSchieber ermöglicht, die voll von dem Ventilsitz getragen werden. Bei herkömmlichen Ventilen werden die Schieber von einer Zunge und einer Nut geführt, die jeweils am seitlichen Rand der
Schieber angeordnet sind, wodurch die Schieber dem gesamten

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Druck in Form einer Biegebelastung ausgesetzt sind. Die Wartung des erfindungsgemäßen Ventils ist besonders vereinfacht, da die inneren Konstruktionsteile zu einer einheit zusammengefaßt sind. Die Öffnung innerhalb des Ventilkörpers macht es möglich, daß die gesamte innere Anordnung als Einheit herausgenommen werden kann, nachdem die Schrauben 36 gelöst und der Deckel abgenommen worden ist. Um Kosten zu vermindern, kann ein großer Deckel anstelle von zweien eingesetzt werden. Im letzteren Fall ist die Stopfbüchse 74 unmittelbar in dem Ventilkörper vorgesehen, wie auch die Flansche· 77 und 78 für den Lagerbock 64.

Der angestrebte Schutz vor Erosion wird dadurch erreicht, daß man eine Oberflächenhärtung und eine integrierte Verstärkung des hitzebeständigen Materials bewerkstelligt, wie nachfolgend noch erläutert wird. Bei der Oberflächenhärtung kann es sich um ein Material wie Stellite 6 oder ein reibungsverminderndes Material handeln, das beispielsweise das bekannte Phänomen des Zusammenschweißens aufeinander gleitender Materialien verhindert. Bei Stellite 6 handelt es sich um ein hochtemperaturoberflachenhärtendes Material, das durch ein Schweißverfahren aufgebracht wird, und dadurch gekennzeichnet ist, daS es sich um einen außergewöhnlich harten und abnutzungsresistenten Überzug handelt. Die oberilächenhärtende Schicht 82 wird auf alle belasteten Oberflächen der V enti 1 öl f nung, die den Schiebern zugewandten Flächen der Führungselemente und die belaste ten Flächen dei Schieber, die der V< Titilöi 1 nuncjsplatte gegenüberliegen, aufgetragen, wie dies aus den Fiq. G

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bis 9 ersichtlich ist. Auf der Ventilöffnungsplatte 22 ist

die Oberflächenhärtung 82 um den Plattenrand herum aufgetragen

und erstreckt sich von dem Rand der Öffnung nach außen bis

zu dem Führungsrand an jeder Seite der Platte.

Verstärktes, hitzebeständiges Material 84 ist ebenfalls um die Ventilöffnung 16 herum auf allen Seiten innen von der Oberflächenhärtung aufgebracht. Es können verschiedene Arten von hitzebeständigem Material eingesetzt werden. Ein solches geeignetes Material kann einen hohen Gehalt an chemisch aushärtendem Aluminiumoxyd aufweisen, wobei mindestens 89 % röhrenförmiges Aluminiumoxyd vorhanden sind. Das hitzebeständige Material wird mit Phosphorsäure zusammengebracht, um eine entsprechende Bindung zu entwickeln. Eine Anzahl handelsüblich verfügbarer, hitzebeständiger Materialien, die für diesen Zweck eingesetzt werden können, werden von Refractories Specialties Co. (Resco) A22 und Babcock and Wilcox Kosphos hergestellt. Das hitzebeständige Material ist durchgängig verstärkt mit gleichmäßig verteilten Legierungsfasern, die etwa 19 bis 25,4 mm lang sind und einen Durchmesser von 0,25 bis 0,33 mm besitzen, oder einen rechteckigen Querschnitt von etwa 0,25 χ 0,75 mm aufweisen. Die Fasern werden dem hitzebeständigen Material zugegeben, während dieses gemischt wird, wobei das normale Beigabeverhältnis zwischen 1/2 Vol.-% bis 2 Vol.-% ausmacht. Das erste entspricht einem Gewicht von etwa 0,0384 g pro cm an hitzebeständigem Material, während das letztere

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0,154 g pro cm an hitzebeständigem Material ausmacht. Das verstärkte, hitzebeständige Material 84 wird in den Bereich 86,der die Ventilöffnung 16 umgibt, auf die belastete Seite der Platte 22 aufgetragen, wobei die vertikalen Wände 8§, die die Öffnung 16 begrenzen und der Bodenbereich 90, der unmittelbar an die Öffnung angrenzt, umgriffen wird. Siehe hierzu die Fig. 6 und 7. Bei einem normalen Aufbau erstreckt sich das hitzebeständige Material 84 von der Öffnung 16 auf der Oberseite etwa 20 cm und auf der Unterseite etwa 10 cm nach außen. Auf den Schiebern 12 und 14 (siehe Fig. 9) ist das hitzebesländige Material 84 auf der gesamten Oberseite 92 und den Seitenflächen 94, wie auch etwa 10 cm auf der Unterseite 96 nach innen aufgetragen. Der Aufbau der Schieber ist identisch, weshalb lediglich einer erläutert zu werden braucht. Auch auf der Unterseite des Schiebers ist im inneren Bereich eine Oberflächenhärtung 82 aufgebracht, da dieser Teil in Kontakt mit der Ventilöffnungsplatte 22 steht. Normalerweise besitzt die feuerfeste Auskleidung eine Dicke von 50,8 mm und wird von einer Anzahl Verankerungsschleifen 98 aus Draht festgehalten, die über eine Schweißnaht 100 mit den Teilen 102 der Ventiloberfläche in Verbindung stehen, die mit dem hitzebeständigen Material üb^zogen werden soll. Diese Schleifen können beispielsweise aus einem Draht von 3,2 mm Durchmesser bestehen, wobei die Kontaktpunkte mit der Ventiloberfläche verschweißt sind und sich die Drähte längs erstrecken, während sie einen seitlichen Abstand voneinander besitzen. Die Schleifen liegen mit ihren Oberkanten 104 etwa in der Mitte der Dicke

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der verstärkten Auskleidung, während sie an den Kontaktpunkten mit der Ventiloberflache verbunden sind. Die Verankerungsschleifen können einen seitlichen Abstand von etwa 76 nun besitzen, wobei sie längsversetzt sind, so daß jeweils einer Schleife eine Schweißnaht gegenüberliegt, wie dies aus Fig. deutlich wird.

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Claims (1)

1. Ansprüche

   Γ
   l./ Schieberventil zur Mengensteuerung von erodierenden Materialströmen bei hohen Temperaturen, gekennzeichnet durch

   a) einen Ventilkörper (40), der zwischen zwei Rohrabschnitten (44, 46) angeordnet ist,

   b) eine Platte (22), die im wesentlichen senkrecht zur Materialströmungsrichtung innerhalb des Ventilkörpers (40) angeordnet ist und eine öffnung (16) vorbestimmter Größe aufweist,

   c) ein Paar einander gegenüberliegender Schieber (12, 14), die im wesentlichen in der gleichen Ebene innerhalb des Ventilkörpers (40) senkrecht zur Achse der Materialströmungsrichtung auf der Platte (22) aufliegen, wobei der Durchtrittsquerschnitt zwischen den einander gegenüberliegenden Innenkanten (18) (20) einstellbar ist,

   d) Führungsschienen (24, 26), durch welche die Schieber (12, 14) in einer vorbestimmten Ebene ohne seitliche Abweichung führbar sind, sowie

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   e) eine Betätigungsanordnung (60, 62) zur individuellen Bewegung eines jeden der Schieber (12, 14).

   2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an

   dem Ventilkörper (40) durch eine Abdeckung (70) verschlossene Öffnungen vorgesehen sind zur Demontage der Schieber (12, 14), der Führungsschienen (24, 26, 28, 30) sowie der Platte (22).

   3. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schieber (12, 14) im wesentlichen rechteckförmig ausgebildet sind und gerade Innenkanten (18, 20) aufweisen.

   4. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schieber (12, 14) an den sich gegenüberliegenden Innenkanten zunächst mit einem geraden Teil und hieran anschließend mit einem Konkavteil (17) versehen sind.

   5. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Führung der Schieber (12, 14) Seitenhalteschienen (28, 30) sowie obere Führungsschienen (24, 26) vorgesehen sind.

   6. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schieber (12, 14) unmittelbar auf der die Durchtrittsöffnung (16) tragenden Platte (22) aufliegen.

   7. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsschienen (24, 26, 28, 30), die Schieber (12, 14) sowie die Platte (22) als Einheit ausgebildet sind, die von dem Ventilkörper (40) demontierbar ist.

   8. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Führung der Schieber (12, 14) auf beiden Seiten Seitenhalteschienen (28, 30) vorgesehen sind, während seitliche Führungsschienen (24, 26) im Seitenbereich der Schieber (12, 14) auf diesen aufliegen, wobei die Schieber (12,

   14) im Gleitkontakt mit der die Ventilöffnung (16) tragenden Platte (22) gehalten sind.

   9. Ventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Spiel zwischen den Seitenhalteschienen (28, 30) und den Schiebern (12, 14) etwa 3,2 bis 4,75 mm beträgt, während das Spiel zwischen der oberen Oberfläche der Schieber (12, 14) und den Führungsschienen (24, 26) etwa i 0,13 mm ausmacht.

   10. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lastaufnehmenden Flächen und Gleitflächen der Platte (22), der Schieber (12, 14) sowie der Führungselemente (24, 26, 28, 30) mit einem Oberflächenüberzug (82) versehen sind.

   11. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schieber (12, 14) gerade verlaufende Innenkanten (18, 20) aufweisen, die in der Schließposition aneinander anliegen.

   12. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilöffnung (16) innerhalb der Platte (22) rund ist.

   13. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilöffnung (16) innerhalb der Platte (22) im wesentlichen rechteckförmig ausgebildet ist.

   14. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilöffnung (16) innerhalb der Platte (22) länglich ausgebildet ist.

   15. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Schiebern (12, 14) zugewandten Seiten der Führungselemente (24, 26, 28, 30) mit einer Gleitschicht versehen sind.

   16. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderkanten der Schieber (12, 14) konkav ausgebildet sind und in der Schließstellung der Schieber (12, 14) eine Mindestdurchtrittsöffnung besteht.

   17. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schieber (12, 14) auf der Ober- und Unterseite sowie seitlich mit einem hitzebeständigen Material überzogen sind.

   18. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die

   die Ventilöffnung (16) tragende Platte (22) in dem Be-

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   reich der Öffnung (16) mit einem hitzebeständigen Material (84) unkleidet ist, wobei zwischen dem hitzebeständigen Material (84) und den Außenkanten eine Oberflächenschutzschicht (82) vorgesehen ist.

   19. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schieber (12,14) jeweils einstückig ausgebildet sind.

   20. Ventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch

   a) einen zwischen zwei Rohrabschnitten (44, 46) angeordneten Ventilkörper (40),

   b) eine innerhalb des Ventilkörpers (40) demontierbar angeordnete Hatte (22) mit einer Ventilöffnung (16), die senkrecht zur Strömungsrichtung angeordnet ist und ein hitzebeständiges Material auf einer Seite im Bereich der Ventilöffnung (16) trägt, wobei die übrigen Bereiche bis zum Rand dieser Seite mit einer Oberflächenschutzschicht überzogen sind,

   c) ein Paar einander gegenüberliegender Schieber (12, 14), die senkrecht zur Materialströmungsrichtung entlang der die Ventilöffnung (16) tragenden Platte (22)

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   verschiebbar gehalten sind, wobei der Ventildurchtrittsquerschnitt durch die Innenkanten (18, 20) der Schieber (12, 14) einstellbar ist,und die Schieber (12, 14) auf der der Strömung zugewandten Seite mit einem hitzebeständigen Material überzogen sind, während die gegenüberliegende Seite, die der Platte (22) zugewandt ist, jeweils eine Gleitschicht (82) trägt,

   d) an dem Ventilkörper (40) gehaltene Führungselemente entlang der Seitenkanten der Schieber (12, 14), zwischen welchen diese verschiebbar gehalten sind, wobei die den Schiebern (12, 14) zugewandten Seiten der Führungselemente (24, 26, 28, 30) mit einer Gleitschicht überzogen sind.

   21. Ventil nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das hitzebeständige Material (84) die den Führungselementen zugewandten Seiten der Schieber (12, 14) umgibt.

   22. Ventil nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die der Platte (22) zugewandten Seiten der Schäler (12, 14) mit einer Gleitschicht überzogen sind.

   23. Ventil nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Schieber (12, 14) von einem Rand bis zum anderen fest

   und einstückig ausgebildet sind.

   24. Ventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch

   a) einen zwischen zwei Rohrabschnitten (44, 46) angeordneten Ventilkörper (40),

   b) eine lösbar innerhalb des Ventilkörpers (40) angeordnete Platte (22), die mit einer Ventilöffnung (16) versehen und senkrecht zur Materialströmungsrichtung gehalten ist, wobei die mit der Öffnung (16) versehene Platte (22) auf einer Seite miteinem hitzebeständigen Material überzogen ist,

   c) Schieber (12, 14), die gleitend innerhalb des Ventilkörpers (40) an derPlatte (22) senkrecht zur Materialströmungsrichtung gehalten sind, wobei die Schieber (12, 14) auf der der Strömung zugewandten Seite mit einer feuerfesten Schicht (84) versehen sind, während die gegenüberliegenden Seiten mit einer Gleitschicht überzogen sind,

   d) von dem Ventilkörper (40) gehaltene Führungselemente (24, 26, 28, 30), die auf beiden Seiten der Schieber (12, 14) angeordnet sind, wobei die den Schiebern (12,

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   14) zugewandten Seiten der Führungaalemente (24, 26,
   28, 30) mit einer Gleitschicht überzogen sind.

   25. Ventil nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß ein Paar Schieber (12, 14) vorgesehen ist, wobei der Abstand ihrer Innenkanten (18, 20) zur Steuerung des Strömungsquerschnittes einstellbar ist.

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