DE3000801A1 - Absperrventil - Google Patents

Description

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Patentanwälte

Dr. O. Loesenbeck Dipl.-lng. Strscke

Dipi.-fng. Loesar?beck 48 Bielefeld, Herforder Sirafos 17

Otto BARABO in Wien (Österreich)

Absperrventil

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Absperrventil

Durch die AT-PS 250 106 wurde bereits ein Absperrventil bekannt, bei dem zwei im Strömungsweg des Mediums hintereinanderliegende koaxiale Verschlußorgane mit koaxialen Sitzflächen des Gehäuses zusammenwirken und im Verein mit einem Teil des Ventilgehäuses in Schließstellung eine nach beiden Richtungen geschlossene Meßkammer bilden. Um den Druck in der Kammer zu erhöhen, ist hiebei vorgesehen, daß die Verschlußorgane im Zuge des Schließvorganges, nachdem sie die Schließlage erreicht haben, zufolge einer gegenseitigen axialen relativen Beweglichkeit zueinander noch eine Relativbewegung zueinander, u.zw. unter Veränderung des Anfangsvolumens der Meßkammer erlauben. In der Ausführung für kompressible Medien ist die Umfangswand der Meßkammer von einem Federbalg gebildet. Bei der Ausführung für inkompressible Medien ist die Begrenzung der Meßkammer bereichsweise von einem kolbenartigen Verdrängerkörper gebildet, der mit der zylindrischen Meßkammerwand zusammenarbeitet. Bei dieser Ausführungsform erfolgt die Druckerhöhung in der Weise, daß der Verdrängerkörper die in der Meßkammer eingeschlossene Flüssigkeit in einen unter Federspannung stehenden Faltenbalg drückt, der durch Ausdehnung das verdrängte Volumen aufnimmt. Die Ausdehnung des Balges ist ein Maß für den Überdruck. Ist das Ventil undicht, bewegt sich der Balg gegen seine Ausgangslage, d.h. er wird wieder verkürzt. Diese Längenänderung kann zur Anzeige benutzt werden. In der Ausführungsform für kompressible Medien wird zur Anzeige des Überdruckes in der Meßkammer ein Differenzdruckmesser zwischen der Meßkammer und dem Ventilraum angebracht, der von dem zuströmenden kompressiblen Medium beaufschlagt wird. Es ist nun zu berücksichtigen, daß der Druck des zuströmenden Mediumsschwankungen unterworfen ist. Damit verursacht ein Schwanken des Zuströmdruckes eine Änderung des Differenzdruckes auch dann, wenn der Druck in der Meßkammer konstant bleibt, d.h. aus der Meßkammer kein Medium entweicht, die Ventile somit dicht sind. Der Zustand des Absperrventiles wird damit falsch angezeigt, so daß kei-

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ne sichere Aussage über die Dichtheit des Absperrventiles gemacht werden kann. Das Differenzdruckanzeigegerät macht ebenfalls von Balgen Gebrauch. Ein Balg ist hiebei mit der Meßkammer, der andere Balg mit dem Ventilraum verbunden. Die Böden der beiden Balgen sind durch eine Stange miteinander verbunden und die Lageänderung der Stange im Gefolge einer Volumsänderung der Balgen wird zur Anzeige des Differenzdruckes ausgenutzt. Balgen weisen nun in ihren Federungseigenschaften Toleranzen bis zu IO % auf. Hierdurch wird die Empfindlichkeit der Anzeige ungünstig beeinflußt. Eine Undicht heit in einem der Balgen führt zu einem Austritt von Medium und daher ebenfalls zu einer Undichtanzeige, obwohl die Ventile dicht sein können. Darüber hinaus führt das Austreten von Medium aus den Balgen zu Unzukömmlichkeiten. Ist das Medium explosibel, besteht Explosionsgefahr. Ist das Medium giftig, so besteht Vergiftungsgefahr.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Absperrventil zu schaffen, welches die vorerwähnten Mängel vermeidet oder zumindest vermindert, somit eine verbesserte Empfindlichkeit aufweist, eine sichere Anzeige über den Zustand des Ventiles erlaubt.und vermeidet, daß etwaige Undichtheiten die Umwelt negativ beeinflussen. Diese Aufgabe kann bei einem Absperrventil mit ein-er bei eingetretenen Undichtheiten des Verschlusses anzeigenden, eine Meßkammer umfassenden Einrichtung, die beim Schließen des Ventiles abgeschlossen und deren Innendruck sodann erhöht wird, z.B. indem das Volumen der Meßkammer verkleinert wird, wobei die Meßkammer über einen den Ventilsitz im Gehäuse durchsetzenden Kanal mit einer Kontrolleinrichtung in Verbindung steht, dadurch gelöst werden, daß erfindungsgemäß die Kontrolleinrichtung eine unter dem in der Meßkammer herrschenden Druck stehende, insbes. über den den Ventilsitz im Gehäuse durchsetzenden Kanal beaufschlagte Membran umfaßt, an der ein Schaltstift insbes. für die berührungslose Betätigung eines Schalters abgestützt ist, wobei der Raum unter der Membran über mindestens einen Kanal mit einer dicht verschlossenen Ausgleichskammer von insbesondere unveränderbarem Volumen, das bevorzugt etwa das Dreifache des Volumens des Raumes unter der

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Membran beträgt, in Verbindung steht. Beim erfindungsgemäßen Absperrventil trennt die Membrane die eigentliche Kontrolleinrichtung von der Meßkammer. Diese Membrane unterliegt damit nicht dem Einfluß des" zuströmenden Mediums. Bei Undichtheit der Membran kann das in der Meßkammer befindliche Medium lediglich in die dicht verschlossene Ausgleichskammer gelangen und belastet daher nicht die Umwelt. Bei explosiven Medien ist eine Ex-plosionsgefahr damit vermieden, ebenso wie eine Vergiftungsgefahr bei giftigen Medien vermieden ist. Die Empfindlichkeit der erfindungsgemäßen Einrichtung auf Undichtheiten kann verbessert werden, wenn in Weiterbildung der Erfindung in der Meßkammer ein Steuerkolben bewegbar gelagert ist, mit dem ein von der Meßkammer zum Ventilsitz führender Kanal verschließbar ist, dessen ventilsitzseitiges Ende mit dem ventilsitzseitigen Ende des den Ventilsitz durchsetzenden Kanales fluchtet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen,

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Absperrventil, und

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1.

Das Absperrventil weist ein Gehäuse 12 auf, in welchem eine Meßkammer 23 angeordnet ist, die beim Schließen durch die Einbeziehung des kompletten Ventilstößels abgeschlossen wire*. Durch Verkleinern des Volumens der Meßkammer 23 wird der Innendruck in der Meßkammer 23 erhöht. Im Gehäuse 12 befindet sich ein Ventilsitz 16, der aus zwei radial beabstandeten Sitzringen besteht. Zwischen den beiden Sitzringen des gehäuseseitigen Ventilsitzes 16 befindet sich ein Ringraum 18, in welchen ein aus denfi Gehäuse 12 hinausführender, in eine Kontroll-. einrichtung mündender Kanal 17 einmündet. Die Meßkammer 23 ist an einem, in Richtung der Schließbewegung des Ventiles geführten Halteorgan 6 befestigt und ist in einem glockenförmigen, starre Wandungen aufweisenden Zylinder 9 gebildet. Der glockenförmige Zylinder 9 ist hiebei gelenkig an dem Halteorgan 6 befestigt. In diesem Zylinder 9 ist dichtend ein Kolben 14 gleitbar gelagert. Die Abdichtung zwischen dem Kolben und der Innenwandung des glockenförmigen Zylinders 9 er-Folgt hiebei durch eine Lippendichtung 10,

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die im Kolben 14 verankert ^;is^:t .jijid -eueren- Lippen die Innenwandung des glockenförmigen Zylinders 9 bei Bewegung des Kolbens bzw. des Zylinders 9 entlang gleiten. Der Kolben 14 trägt den meßkammerseitigen Ventilsitz 15, der mit dem gehäuseseitigen Ventilsitz 16 zusammenwirkt und nach dem Aufsetzen auf den gehäuseseitigen Ventilsitz 16 den Ringraum nach oben abschließt, wobei jedoch dieser Ringraum über einen im Kolben 14 befindlichen Kanal 26 mit der Meßkammer 23 in Ver bindung gebracht werden kann. In dem Kolben 14 ist gleitbar ein Steuerkolben 11 für den Abschluß des den Kolben 14 durchsetzenden und zwischen den Lippen des meßkammerseitigen Ventilsitzes 15 ausmündenden Kanals 26 gelagert. Der Steuerkolben 11 steht hiebei unter dem Einfluß einer Belastungsfeder die bestrebt ist, den Steuerkolben 11 in eine Stellung zu bewegen, in der der Kanal 26 im Kolben 14 offen ist. Der meßkammerseitige Ventilsitz 15 am Kolben 14 weist, wie bereits erwähnt, ringförmige, radial beabstandete Dichtlippen auf, zwischen welchen der von der Meßkammer 23 kommende, im Kolben 14 befindliche Kanal 26 einmündet·.

Die Betätigung des Ventils erfolgt magnetisch durch eine Magnetspule 5, die in einem Gehäuse untergebracht ist, das mittels eines Flansches 8 auf das Ventilgehäuse 12 aufgesetzt und mit dem Ventilgehäuse verschraubt ist. Das Halteorgan 6 der Meßkammer 23 bildet den Anker der Magnetspule und steht unter dem Einfluß einer Druckfeder 4, die bestrebt ist, das Halteorgan in Richtung des Abschlusses des Ventiles zu bewegen. Das Ventil verharrt so lange in der Offenstellung, so lange die Magnetspule 5 unter Spannung steht. Der Kolben 14, der im glockenförmigen Zylinder 9 gleitbar gelagert ist, .steht unter dem Einfluß einer Feder 1, die bestrebt ist, den Kolben 14 in eine Stellung zu bewegen, in der das Volumen der Meßkammer 23 am größten ist. In dieser Stellung liegt der Kolben 14 an einem Anschlag 13 am glockenförmig η Zylinder 9 an. Der Anschlag 13 ragt hiebei von der Wandung des glockenförmigen Zylinders gegen die Achse des Zylinders 9 und der Kolben 14 liegt mit einer sich radial erstreckenden Schulter an diesem Anschlag an. Die Feder 1 ist mit einem·Ende am Flansch 8 des Magnetspulengehäuses und mit dem anderen Ende am Kolben 14 abgestützt.

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Sobald die Magnetspule 5 stromlos wird, erfolgt der Abschluß des Ventiles, dies jedoch in zwei Etappen. Zunächst wird hiebei der Kolben 14 unter der Wirkung der Feder 1 gegen den gehäus—eseitigen Ventilsitz 16 gepreßt. Darauffolgend wird dann der glockenförmige Zylinder 9 unter dem Einfluß der Druckfeder 4 gemeinsam mit dem Halteorgan 6 in Schließrichtung bewegt. Hiedurch wird das in der Meßkammer befindliche Medium über den im Kolben 14 befindlichen Kanal und den Auslaßkanal 17 einer Kontrolleinrichtung K zugeführt.

In der Endphase der unter dem Einfluß der Feder 4 erfolgenden Abwärtsbewegung des glockenförmigen Zylinders 9 wird der Steuerkolben 11 betätigt, u.zw. dadurch, daß ein am glockenförmigen Zylinder 9 befindlicher Anschlagkörper 7 zur Anlage an den Steuerkolben kommt und diesen entgegen dem Einfluß seiner Belastungsfeder 3 gegen einen im Kolben 14 befindlichen O-Ring 2 preßt, wodurch der im Kolben 14 befindliche Kanal verschlossen wird.

Damit ist die Verbindung zwischen der Meßkammer 23 und dem Kanal 17 im Gehäuse unterbrochen. Der im Kanal 17 herrschende Druck wirkt auf eine den Kanal abschließende Membran 19, die durch den Druck ausgelenkt wird. Die Auslenkung der Membran 19 wird auf einen Schaltstift 21 übertragen und zur berührungslosen Betätigung eines Schalters ausgen—utzt. Der Schalter kann als Schwingkreis mit einer Frequenz von 1 2,6 MHz ausgebildet sein. Der Schwingkreis wird durch den Schaltstift beeinflußt. Der Schwingkreis kann an einen Bauteil angebaut sein, in den der Schaltstift 21 eintaucht. Der Raum unter der Membran 19 steht über mindestens einen Kanal 25 mit einer dicht, verschlossenen Ausgleichskammer 22 in Verbindung, deren Wandungen starr sind, so daß das Volumen der Ausgleichskammer 22 unveränderbar ist. Das Volumen der Ausgleichskammer 22 kann etwa das Dreifache des Volumens des Raumes unter der Membran 19 betragen. Durch das Vorsehen der absolut dichten Ausgleiehskammer 22 wird sichergestellt, daß das Absperrventil explosionssicher ist, weil selbst ein Lecken der Membran zu keinem Austritt des Mediums führt, sondern nur zu einem Übertritt des Mediums in die dichte Ausgleichskammer 22.

Als Kriterium für die Dichtheit de-s Absperrventiles dient der Druckabfall in der Leitung 17, der sich innerhalb

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einer vorgegebenen Zeitspanne (Meßzeit) nach Abschluß der Leitung 17, also nach vollständigem Aufbau des Druckes in der Meßkammer 23, einstellt. Bleibt dieser Druckabfall innerhalb der Meßzeit unter einem vorgegebenen Schwellenwert, so erfolgt über die Kontrolleinrichtung die Meldung "dicht" Im gegenteiligen Fall wird "Alarm" gemeldet.

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Claims (2)

1. Iy Absperrventil mit einer bei eingetretenen Undichtheiten des Verschlusses anzeigenden, eine Meßkammer umfassenden Einrichtung, die beim Schließen des Ventiles abgeschlossen und deren Innendruck sodann erhöht wird, z.B. indem das Volumen der Meßkammer verkleinert wird, wobei die Meßkammer über einen den Ventilsitz im Gehäuse durchsetzenden Kanal mit einer Kontrolleinrichtung in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontrolleinrichtung (K) eine unter dem in der Meßkammer (23) herrschenden Druck stehende, insbes. über den den Ventilsitz (16) im Gehäuse durchsetzenden Kanal (17) beaufschlagte Membran (19) umfaßt, an der ein Schaltstift (21) insbes. für die berührungslose Betätigung eines Schalters abgestützt ist, wobei der Raum unter der Membran (19) über mindestens einen Kanal (25) mit einer dicht verschlossenen Ausgleichskammer (22) von insbesondere unveränderbarem Volumen, das bevorzugt etwa das Dreifache des Volumens des Raumes unter der Membran (19) beträgt, in Verbindung steht.
2. 2. Absperrventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Meßkammer (23) ein Steuerkolben (11) bewegbar gelagert .ist, mit dem ein von der Meßkammer (23) zum Ventilsitz (16) führender Kanal (26) verschließbar ist, dessen ventilsitzseitigesEnde mit dem ventilsitzseitigen Ende des den Ventilsitz durchsetzenden Kanales (17) fluchtet.

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