DE2850006A1

DE2850006A1 - Als kolbenventil ausgebildetes zumessventil

Info

Publication number: DE2850006A1
Application number: DE19782850006
Authority: DE
Inventors: James Ronald Ware
Original assignee: National Petro-Chemicals Corp
Current assignee: National Petro-Chemicals Corp
Priority date: 1977-11-18
Filing date: 1978-11-17
Publication date: 1979-06-28
Also published as: GB2009103A; US4155488A; MX146984A; JPS5476256A; FR2409433A1; BE872087A; NO783886L; BR7807526A; NO151763B; FR2409433B1; GB2009103B; NO151763C; IT1100279B; IT7829918A0; DK512378A; CA1092560A; NL7811338A

Description

Beschreibungseinleitung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im wesentlichen auf ein Zumeßventil zum genauen Zumessen oder intermittierenden Einspeisen genau dosierter Materialmengen. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Zumeßventil, das gleichzeitig zwei !Funktionen ausführen kann, nämlich einmal das Einbringen einer genauen Materialmenge in eine erste Ventilöffnung und zum anderen Mal das Ausbringen einer vorher eingebrachten genauen Materialmenge aus einer zweiten Ventilöffnung .

Zumeßventile dieser Art werden bereits angewendet, unter anderem dazu, ganz bestimmte, genau definierte Materialmengen oder Chargen intermittierend in einen chemischen Prozeßstrom einzubringen, und zwar in einer Einbringrate, die von der Drehzahl des Ventilkolbens abhängig ist. Ventile gemäß dieser generellen Bauweise sind an sich bekannt. Sie weisen im allgemeinen einen um seine Längsachse drehbaren Ventilkolben auf, durch den eine einzige Querbohrung mit einem bestimmten Querschnitt senkrecht zur Drehachse des Ventilkolbens und diese schneidend hindurchgeführt ist.· Der Ventilkolben ist dazu bestimmt, zwei unterschiedliche Stellungen einzunehmen; in der ersten Bestriebs-

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stellung steht die Querbohrung mit einer Speisequelle des zuzumessenden ilaterials in Verbindung, um dieses aufzunehmen, während in der zweiten Betriebsstellung die in der ersten Betriebsstellung aufgenommene Ilaterialmenge einer gesteuerten chemischen Reaktion zugeführt wird. Ventile dieser Art haben sich insbesondere bei Polymerisationsreaktionen als zweckmäßig erwiesen, wobei genaue Mengen oder Chargen eines abgemessenen Katalysatormaterials direkt in den chemischen Reaktor eingebracht werden müssen, insbesondere wenn Reaktoren verwendet werden, in denen Äthylen in Polyäthylen polymerisiert wird. Die dabei bisher verwendeten Ventile müssen zwischen ihrer Lade- und Entladestellung um 90° verstellt werden, und für einen vollen Arbeitszyklus ist eine Drehbewegung des Ventilgliedes um 180° notwendig .

In der US-PS 3 227 312 (Solvik et al) ist ein Kolbenventil dieser grundsätzlichen Art beschrieben. Insbesondere ist in dieser Patentschrift ein solches Kolbenventil von der Art beschrieben, daß das mit dem Ventil zuzumessende Produkt eingespeist oder eingeschossen wird, wobei der Ventilkörper zweimal so schnell arbeitet, wie bei davor bekannten Kolbenventilen, indem der Ventilkolben für jeden vollen Arbeitszyklus nur noch eine Drehung um 90° benötigt im Gegensatz zu den benötigten 180° bei den davor bekannten Ventilen.

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Hierzu ist hai dem Ventil der US-PS 3 227 312 ein zylindrischer Ventilkolben drehbar in einer Aussparung des Ventilgehäuses gelagert. Das Ventilgehäuse hat ein erstes und ein zweites Paar von radial sich erstreckenden Einlaß- und Auslaßkanälen, wobei die Kanalpaare senkrecht zueinander stehen. Die Ventilöffnungen erstrecken sich durch den Ventilkolben senkrecht zu dessen Längsachse bzw. Drehachse und haben über ihre gesarate Länge einen unveränderten Querschnitt. Die .Mitten der Einlasse und der Auslässe beider Ventilöffnungen liegen in dar gleichen Ebene, zu der die Drehachse des Ventilkolbens senkrecht verläuft. Die Kanäle schneiden sich nicht, weil jeder Öffnungskanal abgewinkelt oder geneigt zum anderen verläuft, wobei der eine Kanal entlang der Drehachse des Ventilkolbens in der einen, der andere Kanal in der anderen Richtung geneigt ist. Obwohl ein solches Zumeßventil mit etwa der doppelten Arbeitsgeschwindigkeit arbeiten kann wie frühere Ventile, hat es doch den Nachteil, daß seine Herstellung relativ kompliziert und teuer ist. Die Herstellung der erwähnten Kanäle, von denen der eine in der einen, der andere in der anderen Richtung der Drehachse des Ventilkolbens geneigt ist, führt zu einem Ventil, das sowohl schwierig als auch teuer herzustellen ist, weshalb eine solche Konstruktion vom kommerziellen Standpunkt als zu teuer und unökonomisch abzulehnen ist. Es ist deshalb wünschenswert, ein Zumeßventil zu entwickeln, das die rasche Arbeitsgeschwindigkeit des

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Kolbenventiles gemäß der US-PS 3 227 312 aufweist, bei dem aber die Notwendigkeit der schwierigen und teueren Herstellung eliminiert ist.

Demzufolge ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die bekannte Lösung im Hinblick auf deren aufgezeigten Mangel zu verbessern, indem Maßnahmen aufgezeigt werden, wie ein verbessertes zumeßventil beschaffen sein soll, insbesondere wenn das zuzumessende Produkt durch Einschießen zugeführt werden soll, wenn es eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit haben soll, dabei aber relativ einfach und billig herstellbar sein soll.

Gemäß einer bevorzugten Lösung gemäß der Erfindung wird ausgegangen von einem Zumeßventil mit einem Ventilkolben, der in einer zylindrischen Aussparung des Ventilgehäuses angeordnet ist, wobei die Längsachse der Aussparung die Drehachse des Kolbens ist. In dem Ventilgehäuse ist zumindest ein erstes und ein zweites Paar von einander gegenüberliegenden, radial sich erstreckenden Ein- und Auslaßkanälen vorgesehen, die mit der Aussparung in Verbindung stehen. Der runde oder zumindest im wesentlichen zylindrische Ventilkolben, der drehbar in der Aussparung des Ventilgehäuses gelagert ist, weist mindestens zwei sich durch den Ventilkolben ohne QuerSchnittsveränderung er-

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streckende senkrecht zur Kolbendrehachse verlaufende Ventilöffnungen auf. Die Ventilöffnungen sind in Richtung der Drehachse des Vantilkolbens gegeneinander versetzt, und jede von ihnen verbindet in einer bestimmten Kolbenstellung je einen Einlaßkanal mit je einem Auslaßkanal des Ventilgehäuses. Darüber hinaus sind bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Ventilöffnungen des Ventiles der beschriebenen Gattung lineare Bohrungen, die sich entlang zueinander parallelen Linien durch den Ventilkolben erstrecken. Darüber hinaus schließt die Erfindung ein Zumeßventil der beschriebenen Art ein, bei dem weiterhin die Ein- und Auslaßkanäle im wesentlichen kreisförmige Querschnitte haben und mit ihren Mitten in einer Ebene liegen, zu der die Drehachse des Ventilkolbens senkrecht verläuft. Außerdem sind die Ventilöffnungen im wesentlichen mit kreisförmigem Querschnitt ausgeführt, wobei die Durchmesser der Ventilöffnungen etwa das Anderthalbfache der Durchmesser der Ventilkanäle betragen. Diese Auslegung ermöglicht die lineare Ausbildung der Ventilöffnungen, die mit Abstand entlang der Drehachse des Ventiles parallel zueinander angeordnet sind und in der Lage sind, einander gegenüberliegende, radial sich erstreckende Ein- und Auslaßkanäle in jeder von mehreren Kolbenstellungen miteinander zu verbinden. Darüber hinaus schlägt die Erfindung als bevorzugte Lösung einen Ventilkolben vor, in dessen Ventilöffnungen hohlzylinderförmige Hülsen oder Einsätze

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auswechselbar eingesetzt sind, um innerhalb bestimmter Grenzen durch die Anwendung von Hülsen unterschiedlicher Innendurchmesser verschiedene Materialvolumina zumessen zu können. Durch das Auswechseln von Hülsen unterschiedlicher Innendurchmesser gegeneinander kann somit das erfindungsgemäße Kolbenventil in sehr einfacher Weise für unterschiedliche Zumeßmengen bzw. Chargen umgerüstet werden.

Demzufolge ist mit der Erfindung ein neues Zumeßventil aufgezeigt, mit dem bestimmte Mengen oder Chargen eines durch Einschießen einzubringenden Produktes eingebracht bzw. zugemessen werden können, das mit hoher Geschwindigkeit arbeiten kann, dabei aber eine einfache Bauweise hat und entsprechend preiswert herzustellen ist.

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Figurenbeschreibung

Um dem Durchschnittsfachmann dia Erfindung, die vorstehenden Erläuterungen der Erfindung sowie deren Merkmale, Eigenschaften und Vorteile besser verständlich zu machen, wird die Erfindung nachfolgend an Hand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eins Draufsicht auf ein Zumeßventil, das gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung ausgestaltet ist,

Fig. 2 das Zumeßventil der Fig. 1 als Schnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 1,

Fig. 3 das Zumeßventil der Fig. 1,2 als Schnitt entlang der Linie 3-3 in Fig. 2,

Fig. 4 in diagrammartiger Darstellung die Anwendung eines Zumeßventiles gemäß der Erfindung in einem System, bei dem das Ventil den Zufluß eines Katalysators in einen Polymerisations-Reaktor dosiert, wobei die Zuflußrate des Katalysators in den Reaktor automatisch in Übereinstimmung mit der Reaktionsrate des Reaktors gesteuert wird,

Fig. 5 in diagrammartiger Darstellung die Anwendung eines Zumeßventiles gemäß der Erfindung in einem System, um die quantenmäßige Zumessung eines Materials in

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einen Prozeßstrom zu bewirken, wobei ein manueller Schrittschalter oder ein elektrischer Steuerkreis verwendet wird, um die Zumeßrate zu steuern und Fig. 6 in diagrammartiger Darstellung die Anwendung eines Zumaßventiles gemäß der Erfindung in einem System, bei dem in bestimmten Zeitintervallen einem Prozeßstrom Proben entnommen werden.

Gemäß Fig. 1 hat das dort als Draufsicht dargestellte Kegelschieberventil 10 gemäß der Erfindung eine Steuerwelle 12, deren Ende 14 einen rechteckigen Querschnitt hat und sich vom Ventil aus erstreckt, um die Verbindung mit einem nicht gezeichneten Ventilantrieb herzustellen. Der Ventilantrieb ist vorzugsweise ein pneumatischer Antrieb und dreht die Welle 12 um ihre Längsachse. Gemäß Fig. 2 weist die Welle 12 einen Zylinderabschnitt 16 mit relativ kleinem Durchmesser auf, der an dem dem Ende 14 abgekehrten Ende in einem Kolbenabschnitt bzw. Ventilkolben 18 mit größerem Durchmesser endet, der im Hauptgehäuse 20 des Ventiles drehbar gelagert ist. Die Welle 12 kann aus jedem geeigneten Material, vorzugsweise Stahl, bestehen und ihre Zylinderfläche kann mit Chromoxid oder einem anderen entsprechenden abriebfesten und dauerhaften Material beschichtet sein. Das Ventilgehäuse 20 kann aus jedem geeigneten Material, wie schweißbarem Stahl, bestehen. Das Ventilgehäuse hat eine

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erste Aussparung 22, die zylinderförmig ist, einen relativ großen Durchmesser hat und sich in einer zweiten zylindrischen Aussparung 24 mit kleinerem Durchmesser fortsetzt, so daß am Übergang zwischen den beiden Aussparungen mit verschiedenen Durchmessern eine Ringschulter oder ein Ringflansch 26 entsteht. Im Kolbenabschnitt 18 sind zwei Querbohrungen 28 und 30 so angeordnet, daß sie die Drehachse der Welle 12 in geringem Abstand voneinander schneiden und von einem Umfangsbereich des Kolbenabschnittes 18 zum jeweils gegenüberliegenden Umfangsbereich sich erstrecken. Die erste Querbohrung 28 ist in den Zeichnungen in ihrer horizontalen Betriebsstellung, die zweite Querbohrung in ihrer vertikalen Betriebsstellung dargestellt; die Längsachsen beider Querbohrungen 28,30 stehen senkrecht zueinander. Der Kolbenabschnitt 18 ist unter Zwischenschaltung eines zylindrischen Liners 32 drehbar im Ventilgehäuse 20 gelagert, der die zylindrische ümfangsflache des Kolbenabschnittes umgreift, zwischen dem Kolbenabschnitt 18 und der zylindrischen Innenfläche der Aussparung 22 angeordnet ist und in axialer Richtung an dem Ringflansch 26 anliegt. Der Liner sollte vorzugsweise aus Tungstenkarbid oder einem ähnlichen in hohem Maße abriebfesten Material bestehen. Gemäß Fig. weist der Liner 32 an seiner Oberseite eine erste runde Einlaßöffnung 34 auf, die mit einer ersten runden Auslaßöffnung 36 diametral gegenüber an der Unterseite des Liners

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verbindbar ist, sowie eine zweite runde seitliche Einlaßöffnung 38, die mit einer ihr diametral gegenüberliegenden runden zweiten xAuslaßöffnung 40 verbindbar ist. Diese vier öffnungen sind mit zu ihnen achsgleich angeordneten Führungen verbunden: ein erster radial verlaufender Einlaßkanal 42 steht mit der Einlaßöffnung 34 in Verbindung; ein erster radial verlaufender Auslaßkanal 44 steht mit der Äuslaßöffnung 36 in Verbindung; ein zweiter radial verlaufender Sinlaßkanal 46 steht mit der Einlaßöffnung 38 in Verbindung; und ein zweiter radial verlaufender Auslaßkanal 48 steht mit der Äuslaßöffnung 40 in Verbindung.

Die Durchmesser jeder der Ventilöffnungen bzw. Querbohrungen 28 und 30 sind etwas geringer als die Hälfte der Durchmesser der ebenfalls runden Einlaß- und Auslaßöffnungen und Führungen mit einer solchen Anordnung, daß bei der in den Zeichnungen dargestellten Stellung der Ventilwelle die vertikale Querbohrung 30 den Einlaßkanal 42 mit dem Auslaßkanal 44 verbindet, während die horizontale Querbohrung 28 den Einlaßkanal 46 mit dem Auslaßkanal 48 verbindet. Ist die Welle um 90° um ihre Längsachse gedreht, so ist jede Ventilöffnung um ein entsprechendes Maß verschwenkt und die Verbindung zwischen den Ein- und Auslaßöffnungen mit den Querbohrungen in entsprechender Weise verändert: Verbindet zunächst die Querbohrung 30 die Einlaßöffnung 34 mit der Auslaßöffnung 36,

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so verbindet diese Querbohrung nach dem Drehen der Steuerwelle 12 um 90° die Einlaßöffnung 38 mit der Auslaßöffnung 40, während die Querbohrung 28 zunächst die Einlaßöffnung 38 mit der Ziuslaßöffnung 40 verbindet und nach dem Drehen der Steuerwelle 12 um 90° die Einlaßöffnung 34 mit der Auslaßöffnung 36. Entsprechend wird die Verbindung zwischen den Ein- und Auslaßkanälen 42,44 und 46,48 hergestellt bzw. verändert. Der Auslaßkanal 44, der Einlaßkanal 46 und der Auslaßkanal 48 können unter Einschaltung je eines Kupplungsblockes 50,52 bzw. 54 mit anderen Anordnungen verbunden sein, wobei jeder Kupplungsblock in einer entsprechenden Erweiterung der Kanäle 44,46 und 48 sitzt und an Schultern 56 anliegt, die zwischen den normalen und den erweiterten Kanaldurchmessern gebildet sind. Jeder Kupplungsblock weist eine zentrale Radialbohrung 58, 60 bzw. 62 auf, deren äußeres Ende trichterförmig ausgebildet und mit einem Gewinde versehen ist, so daß ein Anschlußrohr mit einem entsprechend ausgebildeten Endstück angeschlossen werden kann. Jeder Kupplungsblock kann aus Stahl oder einem anderen geeigneten Werkstoff bestehen und gegenüber dem Hauptventilgehäuse 20 durch eine Hohlkehlschweißnaht gesichert sein, die den Außenumfang des jeweiligen Kupplungsblockes umgibt, wo er mit dem Ventilgehäuse zusammenstößt. Das obere Kupplungsstück 6 4 ist abweichend ausgebildet, und zwar im Hinblick auf das Bauteil, an dem das erfindungsgemäße Ventil festgelegt werden soll.

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Dieses Kupplungsstück schließt einen Verbindungsflansch mit Löchern 66 zur Aufnähme von Verbindungsbolzen ein, um das Kupplungsstück mit dem Verbindungsflansch eines entsprechenden Kupplungsstückes, beispielsweise einer nicht dargestellten Abfüllvorrichtung, verbinden zu können, dem das Ventil zuzuordnen ist. Das Kupplungsstück 64 ist mit dem Ventilgehäuse 20 durch ein kurzes Rohrstück 68 verbunden, das mit seinem einen Ende in einer kragenförmig erweiterten Aussparung des Flansches des KupplungsStückes 64 sitzt. In entsprechender Weise sitzt das Rohrstück 68 mit seinem anderen Ende in dem erweiterten Ende des Einlaßkanales 42 des Ventilgehäuses. Mit den beiden Stirnflächen liegt das Rohrstück an den Schultern an, die am übergang zwischen den weiteren und engeren Bohrungsabschnitten bestehen. Die Breite der Schultern ist so bemessen, daß zwischen dem oberen Ende der Bohrung im Kupplungsstuck 64 und dem unteren Ende des Einlaßkanals 42 durch das Rohrstück 68 hindurch ein Strömungskanal vorliegt, der im wesentlichen keine Veränderung seines lichten Querschnittes aufweist.

Die Außenkontur des Ventiles ist im wesentlichen rechteckig. Das Ventil weist eine entsprechend rechteckige Verschlußplatte 70 auf, die mit vier Haltebolzen 72 am Ventilgehäuse befestigt ist, indem sie mit Köpfen außen auf der Verschlußplatte aufliegen, durch die Verschlußplatte hindurchragen und in Gewinde-

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löcher des Ventilgehäuses eingeschraubt sind. Die Haltebolzen 72 sind gleichmäßig auf den Umfang der Verschlußplatte verteilt. Der Abdichtung zwischen Verschlußplatte und Ventilgehäuse dient ein O-Ring 74, der in einer Ringnut der Verschlußplatte gehalten ist und um die Aussparung herum an dem Ventilgehäuse 20 anliegt.

Am gegenüberliegenden Ende ist das Ventilgehäuse durch einen im wesentlichen rechteckigen haubenförmigen Deckel 78 verschlossen. Der Deckel ist mit einer zylindrischen Axialbohrung 80 versehen, deren Durchmesser geringfügig größer ist als der Durchmesser des Zylinderabschnittes 16 der Welle 12 und durch die die Welle 12 mit ihrem Zylinderabschnitt hindurchgeführt ist. Der Deckel 78 ist an dem Ventilgehäuse 20 mit vier gleichmäßig auf seinen Umfang verteilten Bolzen 82 befestigt, die mit ihren Köpfen außen an dem Deckel anliegen, durch den Deckel hindurchragen und in Gewindelöcher im Ventilgehäuse 20 eingeschraubt sind. Der Deckel 78 ist mit einer Ringnut 84 versehen, die um die Aussparung 22 des Ventilgehäuses herumgeführt ist und einen O-Ring 86 aufnimmt, um den Deckel gegen das Ventilgehäuse abzudichten. Die Stirnfläche 88 des Kolbenabschnittes 18 ist von dem Deckel 78 durch eine ringförmige Sicherungsscheibe 90 getrennt, die aus Teflon oder einem anderen reibungsarmen Material besteht. Die Welle 12 wird nach

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hinten gedrückt, um ihre Stellung gegenüber dem Ventilgehäuse zuverlässig zu fixieren. Dies geschieht durch einen runden Druckring 92, der einen Teil des Deckels 78 umgibt, mit seiner einen Stirnseite an der Stirnfläche 88 des Kolbenabschnittes 18 anliegt und auf dessen andere Stirnseite eine gewickelte Druckfeder 94 mit ihrem einen Ende einwirkt, die sich mit ihrem anderen Ende innerhalb eines Ringschlitzes 96 an dem Deckel 78 abstützt. In einer P.ingnut 100 des Deckels 78 liegt ein O-Ring 98, der dichtend an dem Druckring 92 anliegt.

Das äußere Ende der Welle 12 ist von einer Stopfbüchse 102 umgeben. Ein Flansch dieser Stopfbüchse ist mit einer Axialbohrung 104 versehen, durch die die Welle 12 hindurchgeführt ist. Dieser Flansch und damit die Stopfbüchse 102 ist mit Gewindebolzen 106 am Deckel 78 gehalten. Am äußeren Ende ist die Bohrung des Deckels 78 zur Aufnahme der Welle 12 erweitert, um in dieser Erweiterung 108 Packungsringe 110 aufnehmen zu können. Der Flansch der~Stopfbüchse 102 wird mit den Gewindebolzen 106 so gegen den Deckel 78 verspannt, daß ein Ring 112 gegen die Packungsringe 110 zur Anlage kommt und diese quetscht, so daß sie den Raum zwischen der Welle 12 und der Erweiterung 108 der Deckelbohrung ausfüllen. Als axiales Widerlager für die Packungsringe 110 dient die

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Schulter 114 am übergang zwischen der Deckelbohrung 80 und deren Erweiterung 108. Damit dichtet die Stopfbüchse 102 das Ventil nach außen ab, und es kann keine Leckflüssigkeit aus dem Ventil nach außen entweichen. Die Schmierung der Welle im Deckel 78 kann mit einem Schmiermittel erfolgen, das mit einer Bohrung zugeführt wird, deren oberes Ende 116 mit einer Schmiervorrichtung verbindbar ist.

Ein erster Aspekt des KoIbenventiles gemäß der Erfindung ist seine Fähigkeit, mit den Ventilbohrungen 28 und 30 unterschiedliche Zumeßvolumina bestimmen zu können, indem in diese Bohrungen lösbar verschiedene Hülsen 118 und 120 mit unterschiedlichen lichten Querschnitten einsetzbar sind. Diese Hülsen werden mit Sprengringen fixiert, die in Ringnuten der Ventilbohrungen einsetzbar sind und wie einer von ihnen in Fig. 2 mit 122 bezeichnet ist. Es kann so einem erfindungsgemäßen Ventil ein Satz von Hülsen mit verschiedenen lichten Querschnitten zugeordnet werden und so entsprechend den verschiedenen Innenquerschnitten der Hülsen das durch das Ventil bestimmte Fördervolumen mehrfach vergrößert oder verkleinert werden. Der Innendurchmesser jeder Hülse kann nach einer bestimmten Gesetzmäßigkeit ausgewählt werden, so daß beispielsweise mit einem Ventil ein Fördervolumen von 10, 20, 30 cm usw. ausgewählt bzw. bestimmt werden kann.

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Zum Ein- und Ausbau der Hülsen werden die Schraubenbolzen 82, die den Deckel 78 am Ventilgehäuse halten, gelöst und der Deckel 78 vom Ventilgehäuse 20 abgenommen. Danach kann der Ventilkolben 18 aus dem Liner und dem ihn umgebenden Ventilgehäuse herausgenommen werden, die Sprengringe 122 werden entfernt und die Hülsen können ausgebaut werden. Anschließend werden die für den weiteren Betrieb benötigten Hülsen eingebaut, die Sprengringe eingesetzt und das Ventil wieder zusammengebaut.

Bei einigen Anwendungsfällen der Erfindung kann der untere Kupplungsblock 50 mit einem Reinigungs- oder Probenventil verbunden sein oder der Block kann alternativ als Kegelschieber ausgebildet sein. Wenn eine Probe des abzumessenden Materials abgegeben werden soll, tropft dieses Material von dem Block 50 durch ein Probenventil, das ebenfalls als Kegelschieberventil ausgebildet und manuell zu betätigen sein kann. Alternativ hierzu kann das als KegeIschieberventil ausgebildete Probenventil mit einer selbsttätigen Betätigungsvorrichtung gekuppelt sein, wenn das Reinigungsventil intermittierend betätigt werden soll und Material von ihm intermittierend abgegeben werden soll.

Wenn auch ein erfindungsgemäßes durch Einschießen zuführendes Ventil in seinen Einzelheiten beschrieben wurde, so ist es

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für den Fachmann auf diesem technischen Gebiet erkennbar, daß zahlreiche bauliche Veränderungen möglich sind, ohne den Kern der Erfindung zu verlassen« So ist es beispielsweise möglich, an der Stelle der zwei Ein- und Auslaßpaare und an der Stelle des Ventilkolbens mit zwei sich kreuzenden Querbohrungen drei oder mehr Ein- und Auslaßpaare und einen Ventilkolben mit entsprechend mehr Querbohrungen vorzusehen, wobei dann die Ein- und Auslässe jedes Ein- und Auslaßpaares diametral einander gegenüberliegen, die Verbindungskanäle zwischen Ein- und Auslassen wie auch die Querbohrungen umfangssymmetrisch angeordnet sind. In einem solchen Fall, d.h. bei einem so ausgestalteten Ventil, ist der Querschnitt jeder Ventilöffnung etwa 1/3, 1/4 usw. des Querschnittes der Ein- und Auslaßkanäle. Ferner kann an der Stelle der zylindrischen Form des Ventilkolbens bei alternativen Lösungen eine andere Kolbenform gewählt werden, beispielsweise eine Kegelstumpfform.

In Fig. 4 ist die Anwendung eines erfindungsgemäßen Zumeßventiles beispielhaft dargestellt. Dabei soll ein Polymerisationskatalysator von einem eine Katalysatorschlämme enthaltenden Speicher 132 aus in einen Reaktor 130 eingegeben werden. Nach jeweils 90° der Umdrehung des Ventilkolbens des Ventiles 10 wird eine vorgegebene Katalysatormenge in dem Reaktor eingegeben. Der Katalysatorspeicher 132 ist mit einem

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Kissen aus nicht-reaktivem Kohlenwasserstoff-Reaktionsmittel gepolstert, um die Einführung von Gasen in den Reaktor zu verhindern. Die Steuerwelle 12 des Kolbenventiles wird mit einem pneumatischen System 134 gedreht. Die Polymerisationsreaktion erfolgt exotherm und der Reaktor 130 ist zu seiner Kühlung mit einem Kühlwassermantel 136 versehen. Diese Anordnung ermöglicht die Zumessung entsprechend dem Wechsel der Temperatur des durch den Wassermantel des Wärmetauschers gelangenden Wassers und diese Zumessung kann dazu benutzt werden, die Zykluszeit der Katalysatorzuführung automatisch zu steuern, um eine gewünschte Reaktionsrate konstant zu halten. Bei dem Prozeßsteuerkreis gemäß Fig. 4 sind Thermoelemente 138 in den Ein- und Auslaßverbindungen für das Kühlwasser angeordnet, das durch den Wassermantel des Wärmetauschers 136 zirkuliert. Die Ausgänge der Thermoelemente sind gegen einen Potentiometertransmitter 140 gerichtet, der Temperaturabweichungen von einem vorgegebenen Wert nach oben und unten aufnimmt. Die Ausgaben der Potentiometersteuerung 140 werden pneumatisch auf einen Aufzeichnungsregler 142 übertragen, der die Ausgaben aufzeichnet und dann werden sie an einen elektropneumatischen unterbrecher 144 weitergegeben. Der Unterbrecher 144 wandelt die pneumatischen Signale in elektrische Signale um, die einem Programmwiederholkreis 146 zugeleitet werden und schließlich an ein von einem Solenoid gesteuertes Vierwegeventil 148 gelangen, das den Strömungs-

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druck in den pneumatischen Stellmechanismus für das Ventil steuert, wie es in der Zeichnung schematisch dargestellt ist. In Übereinstimmung mit diesem schematisch dargestellten System wird der Arbeitszyklus der Katalysatorzuführung abhängig von der Reaktionsrate im Reaktor im nötigen Maße erhöht oder erniedrigt, um die benötigte chemische Reaktionsrate im Reaktor aufrechtzuerhalten.

In Fig. 5 ist ein weiteres System dargestellt, bei dem ein Kolbenventil gemäß der Erfindung Anwendung finden kann. Dabei soll ein flüssiges oder puderförmiges Material in einen Prozeßstrom 150 eingeführt werden. Das einzuführende Material kann ein Katalysator, ein Hemmstoff, ein Moderator oder jeder andere Stoff sein, der eine bestimmte Reaktion im Prozeßstrom zu steuern vermag oder der die chemischen oder physikalischen Eigenschaften eines Endproduktes günstig zu beeinflussen vermag. Es ist erkennbar ein zusätzlicher Speichertank 152 vorgesehen, um dem Ventil 10 das geeignete bzw. wünschenswerte Material zuführen zu können. Die Drehung der Steuerwelle 12 des Ventiles erfolgt mit pneumatischen Mitteln 154. Das Fliessen des zuzuführenden Stoffes wird durch ein bei 156 einzuführendes Gas bzw. eine einzuführende Flüssigkeit gefördert. Das zuzuleitende Material wird einer geeigneten Leitung 158 oder dergleichen zugeführt, durch die der Prozeßstrom strömt. Ein von einem Solenoid gesteuertes Vierwegeventil 160 zur

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Steuerung der pneumatischen Betätigung des Zumeßventiles wird von elektrischen Signalen gesteuert, die von einem Programmwiederholkreis 'T62 kommen. Die Ausgangssignale dieses Kreises können von einer bestimmten Dauer sein, die manuell einstellbar sein kann oder der Steuerkreis kann so ausgestaltet sein, daß er die Pließrate des Materials in Übereinstimmung mit der Fließrate des Prozeßstromes zu verändern vermag.

In Fig. 6 ist ein System dargestellt, bei dem Proben zu ihrer Analyse einem Prozeßgasstrom intermittierend entnommen werden. Der Prozeßgasstrom wird durch eine Leitung 170 geführt. Die Proben werden vom Prozeßgasstrom mittels einer Zweigleitung 172 abgezweigt und dem erfindungsgemäßen Kolbenventil 10 zugeführt, das mit dem Betätigungsmechanismus 174 pneumatisch betätigt wird. Die das Ventil 10 verlassende Gasprobe wird einem Rotationsdurchflußmesser 176 augeführt. Der Betätigungsmechanismus für das Ventil schließt ein manuell oder in zeitlicher Abhängigkeit automatisch zwangsweise zu betätigendes Solenoid-Vierwegeventil 178 ein. Ein geeignetes inertes Trägergas, wie beispielsweise Helium, wird bei 180 von einer geeigneten Gasquelle aus zugeführt, um die Proben intermittierend und automatisch über eine Leitung 182 einer nicht dargestellten Analysiervorrichtung zuzuführen.

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Vorstehend sind einige Ausführungen des Zumeßventiles und verschiedene Systeme mit einem Zumeßventil gemäß der Erfindung erläutert worden. 3s versteht sich jedoch von selbst, daß die Lehre der Erfindung durch diese Erläuterungen nicht eingeschränkt sein soll. Die Erfindung schließt für den Fachmann erkennbare Abwandlungen dar erläuternden Ausführungsbeispiele ein, sie ist durch die Darstellungen der Zeichnung und deren Erläuterungen nicht beschränkt.

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Claims

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Anmelder: NATIOWiUL PETRO CHEMICALS CORPORATION,

99 Park Avenue, New York, Kew York, U.S.A.

Titel: Als Kolbenventil ausgebildetes Zumeßventil

Patentansprüche

1.) Als Kolbenventil ausgebildetes Zumeßventil, mit den das zuzumessende Produkt gegebenenfalls durch Einschießen zugeführt wird, gekennzeichnet durch

1.1 ein Ventilgehäuse (20) mit einer im Querschnitt kreis- bzw. scheibenförmigen Aussparung (22) , zu deren Längsachse rotationssymmetrisch zumindest zwei Paar Ein- und Auslaßkanäle (42,44,46,48) im Gehäuse angeordnet sind, die die Aussparung mit dem Bereich außerhalb des Gehäuses verbinden,

1.2 einen im wesentlichen zylindrischen Ventilkolben (18), der in der Aussparung (22) um seine und deren Längsachse drehbar gelagert ist,

1.3 zumindest zwei in Richtung der Drehachse gegeneinander versetzte Ventilöffnungen (28,30) im Ventilkolben (13), die sich mit im wesentlichen konstantem Querschnitt quer durch den Ventilkolben, die Drehachse schneidend, erstrecken und in der entsprechenden 3etriebsstellung des Ventilkolbens die Ein- und Auslaßkanäle (42,44,46, 48) des Ventilgehäuses (20) jedes Kanalpaares miteinander verbinden.

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2. liolbenventil gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilöffnungen (28,30) als gerade Bohrungen in zueinander parallelen Ebenen angeordnet sind, zu denen die Drehachse senkrecht steht.

3. kolbenventil nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Ventilöffnungen (28,30) hohlzylindrische Hülsen (113,120) auswechselbar eingesetzt sind, die durch ihre Innendurchmesser bestimmte Volumina für das zuzumessende Produkt festlegen, wobei die jeweilige Hülse aus einem Satz von Hülsen mit unterschiedlichen Innendurchmessern stammt, so daß durch Auswechseln der Hülsen unterschiedliche Zumeßvolumina festgelegt v/erden können.

4. Kolbenventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein- und Äuslaßkanäle (42,44, 46,48) und die Ventilöffnungen (28,30) im wesentlichen kreisförmige Querschnitte haben, wobei der Durchmesser der Sin- und Auslaßkanäle etwa doppelt so groß ist wie der Durchmesser der Ventilöffnungen.

5. Kolbenventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein- und Auslaßkanäle (42,44, 46,48) umfangssymmetrisch zur Drehachse des Ventil-

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kolbans angeordnet sind und in einer zur Drehachse senkrechten Ebene liegen.

6. Kolbenventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilöffnungen (28,30) die Drehachse des Ventilkolbens unter rechten Winkeln schneiden.

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