DE2754780A1

DE2754780A1 - Ventilgehaeuse mit entfernbarer, in sich geschlossener ventileinheit

Info

Publication number: DE2754780A1
Application number: DE19772754780
Authority: DE
Inventors: Michael Sandling; Russell G Smith
Original assignee: Xomox Corp
Current assignee: Xomox Corp
Priority date: 1977-06-22
Filing date: 1977-12-08
Publication date: 1979-01-18
Also published as: FR2395447A1; CA1077913A; AU3136577A; GB1546994A; FR2395447B1; NZ185953A; AU512758B2

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. H. Wf?ckv\nn, D:PL.-PHiS. Dr. X. F:ncke

Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr.-Ing.H.Liska

.1.

Ho/ba

8 MÜNCHEN »6, DEN -- ij, LcZ. 1977

POSTFACH «60 820

MDHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 9139 21/22

XOMOX Corporation 4444 Cooper Road Cincinnati, Ohio 45242 USA

Ventilgehäuse mit entfernbarer, in sich geschlossener Ventileinheit

809883/0570

Patentanwälte Dipl.-Ing. fLWeickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Finckb

D1PL.-ING. F. A/Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr.-Ing.H.Liska 27547JUL

I MÖNCHEN 16, DEN

POSTFACH «60820

MOHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 3921/22

XOMOX Corporation
4444 Cooper Road/
Cincinnati, Ohio 45242, V.St.A.

Ventilgehäuse mit entfernbarer, in sich geschlossener Ventileinheit

Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es gibt Ventile, die dazu dienen, den Fluß von radioaktivem Schlamm durch verschweißte Rohrleitungen zu steuern.

Diese Ventile sind an relativ unzugänglichen Stellen in

Untergrundsenkgruben, in Schächten oder unter Wasser angeordnet. Da das zu steuernde Medium radioaktiv ist und die Lage der Ventile relativ unzugänglich ist, ist es wichtig, daß diese Ventile als solche leicht ersetzt werden können.

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Aus der amerikanischen Patentschrift 3 809 114 ist ein Untergrundventil bekannt, dessen Körper mit Hilfe verschraubter Flansche mit den Untergrundeinlaß- und -auslaßrohreiverbunden ist. Das Ventilküken 1st mit Hilfe seines an einer Welle befestigten Schafts drehbar. Es besitzt Hebstifte, die mit Schlitzen in den unteren Enden eines Paares diametral angeordneter Gleitelemente im Eingriff stehen. Mit dem oberen Ende eines röhrenförmigen Ansatzes, der sich vom Ventilkörper nach oben erstreckt, ist eine Schutzabdeckung verschraubt. Wenn sie entfernt wird, können die Welle, der Schaft, das Küken, die Gleitelemente, eine Deckplatte und eine Niederhalterhülse nach oben durch den Ansatz herausgezogen werden. Der Ventilkörper bleibt dabei unten mit den Rohren verschraubt, durch die das zu steuernde Medium strömt.

Aus der amerikanischen Patentschrift 3 08I 792 ist ein Kugelventil mit einem entfernbaren Einsatz bekannt, wobei das kugelförmige Ventilglied drehbar in einem hohlen Küken oder Käfig kegelstumpfförmiger Gestalt gelagert ist, welche sich von einem maximalen unteren Durchmesser zu einem maximalen oberen Durchmesser verjüngt. Der Käfig ist genau in eine komplementäre konische Bohrung innerhalb eines Ventilkörpers eingepaßt. Der Käfig ist am Ventilkörper mit Hilfe einer Druckscheibe befestigt, die einen dauernden Aufwärtszug auf den Käfig ausübt, um ihn im und am Ventilkörper zu halten. Der Betätigungsschaft für die Kugel erstreckt sich vom Küken oder Käfig nach oben, wodurch ein Entfernen der Ventilelemente dieses Ventils ausgeschlossen ist, wenn nicht sowohl zu den oberen als auch den unteren Teilen des Ventilkörpers Zugriff besteht.

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Aus der amerikanischen Patentschrift 3 179 121 ist ein Kugelventilaufbau mit entfernbarer Kopf- und Sitzeinheit bekannt, bei dem ein rundliches Schließglied und seine jeweiligen Ventilsitze als Einheit vom Ventilkörper entfernt werden können.

Im übrigen wird auf die nachstehenden amerikanischen Patentschriften verwiesen:

2 997 o57, 3 1oo 5o1, 3 132 836, 3 15o 681, 3 186 68o,

3 362 433, 3 45o 384 und 3 522 82o.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Ventil- oder Hahnanordnung der eingangs bezeichneten Art zu schaffen, die auch bei Anordnung an einer relativ unzugänglichen Stelle leicht ausgebaut und wieder eingebaut werden kann und sich insbesondere auch für den Einsatz bei radioaktiven Materialien eignet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Erfindungsgemäß ist eine in sich geschlossene, funktionsfähige Ventil- oder Hahneinheit vorgesehen, die einen Ventilkörper und ein drehbares Ventilelement oder Hahnküken aufweist. Der Ventilkörper 1st mit einer Einlaßöffnung und einer Auslaßöffnung versehen. Die Ventileinheit ist innerhalb eines Ventilgehäuses fest aber entfernbar aufgenommen. Das Ventilgehäuse besitzt Einlaß- und Auslaßöffnungen, die dauernd mit Rohren verbun-

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den sind, durch welche das zu steuernde Fluldmedlum in da* Ventilgehäuse und aus diesem herausströmt. Die gesamte Ventileinheit als solche ist innerhalb einer Bohrung des Ventilgehäuses aufgenommen, wobei seine Einlaßöffnung und seine Auslaßöffnung in einer zusammenwirkenden, ausgerichteten und flüssigkeits- bzw. gasdichten Weise in bezug auf entsprechende Einlaß- und Auslaßöffnungen angeordnet sind, welche sich im Inneren des Ventilgehäuses befinden. Auf diese Weise wird die Strömung des Fluidmediums durch das Ventilgehäuse mit Hilfe der entfernbaren Ventileinheit gesteuert.

Infolge der permanenten Verbindung von Ventilgehäuse und Rohren sind diese für den Transport radioaktiver Materialien geeignet. Das Ventilgehäuse kann an relatiν unzugänglichen Stellen wie in einem Schacht oder einer Senkgrube angeordnet werden, um eine Strahlungsbelastung in wirkungsvoller Weise so klein wie möglich zu halten. Die Ventileinheit ist so aufgebaut, daß sie leicht von entfernter Stelle vom Ventilgehäuse entfernt oder in diesem ausgetauscht werden kann. Dabei ist das Verhältnis zwischen der Ventileinheit und dem Ventilgehäuse so, daß erstere im zusammengebrachten Zustand wirkungsvoll die Strömung des Mediums durch letzteres steuert.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Seitenaufriß des erfindungsgemäßen Ventilgehäuses, das in einem Schacht oder einer Senkgrube angeordnet ist und sich in einem Zustand

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des Einschliefiens befindet, um das Entweichen radioaktiver Partikel in die Umgebung zu verhindern oder wesentlich zu verringern,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Ventileinheit, die bereit ist, in eine Ventilaufnahmebohrung

des Ventilgehäuses eingesetzt zu werden und
dieser zugeordnet ist,

Fig. 3 eine Draufsicht auf die im Betriebszustand im Ventilgehäuse angeordnete Ventileinheit,

Fig. 4 eine Schnittansicht entlang der Linie 4-4 von

Fig. 3,

Fig. 5 einen SeitenaufriB des Ventilglieds als solchem,

Fig. 6 eine Schnittansicht entlang der Linie 6-6 von Fig. 5, und

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht eines Dichtungskäfigs, der Teil der Erfindung ist.

Mit 1o ist ein langgestrecktes Ventilgehäuse jener Art bezeichnet, die an einer relativ unzugänglichen Stelle, beispielsweise in einem Schacht oder einem Untergrund-Senkgrubenbereich angeordnet werden soll, wo sie völlig umgrenzt oder umschlossen ist, insbesondere in jenen Fällen, bei denen dieses Ventilgehäuse in Verbindung mit einer Rohrleitung verwendet wird, um ein Strömungsmittel zu steuern, das radioaktive Materialien enthält.

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Das Ventilgehäuse ist mit äußeren Einlaß- und Auslaßöffnungen und mit inneren Einlaß- und Auslaßöffnungen versehen. Die äußeren Einlaß- und Auslaßöffnungen werden von äußeren Rohraufnahmeenden 12 und 14 gebildet, die fest und dauerhaft mit Rohren 16 und 18 verschweißt sind. Das Ventilgehäuse 1o ist unbeweglich in der Leitung angeordnet/ durch die das zu steuernde Medium strömt. In einigen Fällen befindet sich das Ventilgehäuse unter Wasser.

Die innere Einlaßöffnung und die äußere Einlaßöffnung

des Ventilgehäuses sind mit 2o bzw. 22 bezeichnet. Beide befinden sich in einer langgestreckten, inneren, sich nach oben öffnenden zentralen Ventilaufnahmebohrung 24 (im folgenden auch einfach: Bohrung). Die Bohrung kann zylindrisch sein, ist aber vorzugsweise konisch mit einem vom oberen zum unteren Ende abnehmenden Durchmesser. Das untere Ende der Bohrung 24 ist bei 25 vollständig geschlossen, so daß das Innere des Ventilgehäuses 1o, wenn dieses gemäß Fig. 1 in eine Leitung eingesetzt ist, nur über das offene obere Ende dieser Bohrung zugänglich ist.

Eine komplette, voll funktionsfähige, in sich geschlossene Ventil- bzw. Hahneinheit ist in Fig. 2 mit 3o bezeichnet. Sie ist dazu vorgesehen, fest aber lösbar in die Bohrung 24 des Ventilgehäuses 1o eingesetzt zu werden und mit dieser betriebsmäßig verbunden zu werden, wobei sich seine Einlaßöffnung und Auslaßöffnung A und B in einer genauen, abgedichteten Ausrichtung mit den inneren Einlaß- und Auslaßöffnungen 2o und 22 des Ventilgehäuses 1o befinden.

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Die Ventileinheit 3o umfaflt einen Ventilkörper 32 alt einer AuBenf lache 34* die da· Komplement der Bohrung de· Ventilgehäuses 1o ist:, ao das sich zwischen Ventilkörper 32 and Bohrung 24 eine Gleitpassang ergibt. Der Ventilkörper 32 weist eine innere« langgestreckte Bohrung auf, innerhalb welcher ein Ventilglied 36 drehbar gelagert 1st, und zwar innerhalb einer Auskleidung aus einen nichtmetallischen, von sich aus schlüpfrigen, selbstschmierenden Material wie Polytetrafluoräthylen.

Diese Auskleidung bildet durchgehende kreisförmige

Dichtungen 4o angrenzend an entgegengesetzte Enden des Ventilglieds (siehe Fig. 4) sowie zwischenliegende Dichtzonen (42), wie in Fig. € dargestellt. Die Auskleidung ist zwischen de« Ventilglied 36 und entsprechenden Teilen der Bohrung ie Ventilkörper 32 angeordnet. Das Ventilglied 36 besitzt einen Durchgang 38, der in oder auBer Ausrichtung mit den Einlafi- und AuslaBöf fnungen A, B des Ventilkörpers 32 gebracht werden kann (vgl. Fig. 6).

Wie am besten aus Flg. 5 zu erkennen, ist die Außenfläche 34 des Ventilkörpers 32 mit einer oberen Omfangsnut 5o und einem Paar seitlich im Abstand stehender unterer Umfangsnuten 53 und 54 sowie Paaren längs verlaufender Nuten 56 und 58 versehen, die auf gegenüberliegenden Seiten der Einlaßöffnung λ and AuslaSöffnung B angeordnet sind. Die jeweiligen oberen und unteren Enden der Nuten 56 und 58 öffnen sich in die Nuten 5o bzw. und enden hier.

Ein in Fig. 7 gezeigter Dichtungskäfig 6o ist aus einem geeigneten elastomerischen Material hergestellt, das vorzugsweise strahlung·fest ist wie beispielsweise das von der Firma DuPont unter dem Handelsnamen NORDEL vertriebene Material. Der Dichtungskäfig 6o besitzt obere

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und untere ümfangsringe 5oA und 52A, die durch länge verlaufende Elemente 56A und 58A verbunden sind. Der Dichtungskäfig kann in den entsprechenden Nuten des Ventilkörpers 32 aufgenommen werden und wird beim Einsetzen des Ventilkörpers in die Bohrung 24 des Ventilgehäuses 1o zusammengedrückt. In der untersten ümfangsnut 54 ist ein O-Ring 62 angeordnet.

Der obere Teil des Ventilkörpers 32 ist mit einem nach außen gekehrten Flansch 74 versehen, der so ausgebildet und bemessen ist/ daß er über einem Flansch 76 liegt, welcher das obere, offene Ende der Bohrung 24 des Gehäuses umgibt und mit diesem einstückig ist.

Mit Hilfe von Schraubenbolzen 82 ist am Flansch 76 des Ventilgehäuses 1o eine Abdeckplatte 8o befestigt. Die Schraubenbolzen 82 erstrecken sich durch ausgerichtete Löcher 84 in der Abdeckplatte und im Flansch 74 des Ventilkörpers 32 hindurch in Gewindelöcher 86 im Flansch 76 des Ventilgehäuses. Ein beweglich aufgehängter Druckring bzw. eine Stopfbüchse 88 ist zwischen Teile der Abdeckplatte 8o und dem oberen Ende 89 des Ventilglieds gesetzt, das mit einer zentral angeordneten, erhobenen, ringförmigen Schulter 9o versehen ist. Der Druckring wird mit Hilfe einer Vielzahl von Stellschrauben 92 nach unten gegen das obere Ende des Ventilglieds oder -Stopfens gedrückt. Die Stellschrauben 92 erstrecken sich durch die Abdeckplatte 8o und stehen mit dieser in Schraubeingriff, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist.

Ein Schaft 94 des Ventilglieds 36 steht von der erhobenen Schulter 9o nach oben vor und endet in einem freien äußeren Ende 96. Das Ende 96 kann mit Abflachungen 98

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-Ä-

für die Aufnahne eines Schraubenschlüssels, Handgriffs oder von manuell oder kraftbetätigten Einrichtungen, die es einer Bedienungeperson ermöglichen, ein Drehmoment auf das Ventilglied auszuüben, versehen sein.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind eine oder mehrere Membranen D zwischen die Abdeckplatte 80 und den Flansch 74 des Ventilkörpers sowie zwischen den Druckring 88 und die erhöhte Schulter 9o des Ventilglieds gesetzt, wie dies im einzelnen in der amerikanisehen Patentschrift 3 294 4o8 beschrieben ist.

In Fig. 4 ist mit I00 ein federbelasteter Erdstift bezeichnet, der vom Schaft 94 des Ventilglieds getragen wird und dessen freies äußeres Ende in elektrischem Kontakt mit der Innenfläche der den Schaft aufnehmenden öffnung in der Abdeckplatte 80 steht, um eine Potentialdifferenz zwischen dem Ventilglied 36, dem Ventilkörper 32 und dem Ventilgehäuse Io auszuschließen.

Hinsichtlich weiterer Aufbaueinzelheiten und der Beziehung zwischen der Auskleidung, dem Ventilglied und der Aufnahmebohrung im Ventilkörper wird auf die amerikanische Patentschrift 3 263 697 verwiesen.

Die beschriebene Anordnung eignet sich besonders gut für einen radioaktiven Betrieb, wo das zu steuernde radioaktive Medium aus einem Schlamm besteht, der es notwendig macht, daß der Ventilmechanismus leicht aus dem Ventilgehäuse Io entfernt und ausgetauscht werden kann, ohne daß die fixierte Beziehung zwischen dem Ventilgehäuse 1o und den Rohren 16 und 18 verloren geht.

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Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Vielzahl von Ringbolzen 11o mit dem Flansch 74 des Ventilkörpers 32 verschraubt. Die Ringbolzen erstrecken sich durch axial ausgerichtete Löcher in der Abdeckplatte und sind abwechselnd mit den Löchern 84 für die Schraubenbolzen 82 angeordnet.

Wenn es erwünscht ist, die in sich geschlossene Ventileinheit aus dem Ventilgehäuse zu entfernen, werden die Schraubenbolzen 82 von einer Stelle oberhalb des Ventilgehäuses aus mit Hilfe eines geeignet verlängerten Schraubenschlüssels oder ähnlichem entfernt. Die gesamte Ventileinheit einschließlich des Dichtungskäfigs 6o kann dann auf geeignete Weise aus der Bohrung 24 des Ventilgehäuses herausgezogen werden, wobei geeignete Mittel an zwei oder mehr Ringschrauben 1o befestigt werden. Nachdem die Ventileinheit gesäubert wurde, kann sie auseinandergenommen werden, untersucht werden, und/oder repariert werden, oder es kann eine andere Ventileinheit sofort durch Umkehrung des zur Entfernung der Vent11-einheit erforderlichen Prozesses in das Ventilgehäuse eingesetzt werden.

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, -45* Leerseite

Claims

Patentanwälte Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke

Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr.-Ing.H.Liska

8 MÜNCHEN 16, DEN

POSTFACH 860 «20

MDHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 9*39 21/22

HO/ba

Patentansprüche

' 1.; Ventilanordnung mit einem Ventilgehäuse, das eine Einlaßöffnung und eine Auslaßöffnung aufweist, und mit einem drehbaren Ventilglied, das lösbar im Gehäuse befestigt ist und zur Steuerung einer Strömung zwisehen der Einlaßöffnung und der Auslaßöffnung betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet , daß das Ventilgehäuse (1o) eine zentral angeordnete, sich nach oben öffnende Bohrung (24), eine äußere Einlaßöffnung und eine äußere Auslaßöffnung entfernt von der Bohrung sowie eine innere Einlaßöffnung (2o) und eine innere Auslaßöffnung (22), die mit der Bohrung in offener Verbindung stehen, aufweist, daß in der Bohrung eine das Ventilglied (36) enthaltende funktionsfähige Ventileinheit entfernbar angebracht ist und eine Einlaßöffnung (A) und eine Auslaßöffnung (B) aufweist, wobei das Ventilglied zur Steuerung einer Strömung zwischen diesen öffnungen betätigbar ist, und daß Befestigungsmittel (74, 76, 8o, 82) vorhanden sind, um die Ventileinheit fest, aber lösbar in bezug zum Ventilgehäuse so zu verankern, daß die Einlaß- und die Auslaßöffnung der Ventileinheit in offener Verbindung mit der Einlaß- bzw. der Auslaßöffnung der Bohrung des Ventilgehäuses stehen.

809883/0570 OBIO.NAL
2. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (1o) langgestreckt ist, wobei sich die äußere Einlaß- und die äußere Auslaßöffnung an entgegengesetzten Enden des Ventilgehäuses befinden, und daß das untere Ende (25) der Bohrung (24) geschlossen ist.
3. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Ventileinheit einen Ventilkörper (32) enthält, der so bemessen ist, daß er gleitfähig in die Bohrung (24) des Ventilgehäuses (1o) paßt, und der Umfangsnuten (5o, 52, 54) in seiner Außenfläche (34) besitzt, die über und unter der Einlaß- und der Auslaßöffnung (A, B) der Ventileinheit angeordnet sind, sowie längs verlaufende Nuten (56, 58) die auf gegenüberliegenden Seiten dieser öffnungen angeordnet sind und sich mit ihren entgegengesetzten Enden in die Umfangsnuten öffnen, und daß eine elastische Einrichtung (6o) innerhalb dieser Nuten angeordnet ist, von diesen vorsteht und mit der Bohrung des Ventilgehäuses im Eingriff steht, um eine flüssigkeits- oder gasdichte Verbindung zwischen entsprechenden Offnungen des Ventilkörpers mit der inneren Einlaß- und der inneren Auslaßöffnung in der Bohrung des Ventilgehäuses zu schaffen.
4. Ventilanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Einrichtung ein einheitlicher Käfig (6o) aus Elastomermaterial ist.
5. Ventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das Ventilge-

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häuse (1o) am oberen Ende der Bohrung (24) einen Umfange Flansch (76) aufweist und daß der Ventilkörper (32) ein in einen oberen nach außen gekehrten umfange-Flansch (74) auslaufendes oberes Ende aufweist« wobei der Umfangs-Flansch des Ventilkörpers über dem Flansch des Ventilgehäuses liegt und an ihm befestigte Einrichtungen (11o) trägt, die von diesem Umfangs-Flansch nach oben vorstehen, um zum Herausziehen der gesamten Ventileinheit als solcher aus der Bohrung des

Ventilgehäuses ergriffen werden zu können.
6. Ventilanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinheit eine Abdeckplatte (8o) umfaßt, die Ober dem nach außen gekehrten Umfangs-Flansch (74) des Ventilkörpers (32) liegt und lösbar am Umfangs-Flansch (76) des Ventilgehäuses (1o) befestigt ist, um die Ventileinheit in bezug auf das Ventilgehäuse zu verankern.

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