DE3010573A1

DE3010573A1 - Feuersicheres ventil

Info

Publication number: DE3010573A1
Application number: DE19803010573
Authority: DE
Inventors: Frederick G Rowe
Original assignee: Cameron Iron Works Inc
Current assignee: Cooper Industries LLC
Priority date: 1979-04-30
Filing date: 1980-03-19
Publication date: 1980-11-06
Also published as: CA1127500A; AU5608780A; JPS55145865A; NO153545C; DE3010573C2; NO153545B; AR222223A1; NO800733L; CH645446A5; JPH0220873B2; US4271857A; MX150182A; AU533192B2

Description

Exemplar

Patentanwälte Dipl.-]ng. H. Τειγλμανη, Dipl.-Phys. Dk. K. Fincke

Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, DiPL.-CHE^.Cfel SKi Dr. Ing. H. Liska

8000 MÜNCHEN 86, DEN

POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22

SA/HO

CAMEROF IRON WORKS, INC.

Silber Road

Houston, Texas 77001, V.St.A.

Feuersicheres Ventil

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein feuersicheres Ventil.

Es sind bereits Anstrengungen unternommen worden, um in mit einem Ventilschaft betätigten Ventilen schmelzbare Elemente einzubauen, so daß ein Austreten rund um den Schaft, wenn das Ventil einem Feuer ausgesetzt war, durch eine Metallauf-Metall-Abdichtung des Schafts verhindert werden konnte. Beispiele für solche frühere Konstruktionen sind in den US-PSen 3 788 6oo, 2 647 721 und 3 842 853 beschrieben.

In der US-PS 3 788 6oo ist ein Absperrschieber mit einem zweiteiligen Schaft offenbart, dessen äußerer Teil teleskopartig auf dem inneren Teil gleitet. Der äußere Teil hat eine metallische Dichtungsschulter, die von einem in der Kappe angebrachten metallischen Sitz durch ein schmelzbares Element im Abstand gehalten wird. Im Fall eines Feuers bildet sich zwischen der Schulter des Schafts und dem Sitz in der Kappe eine Metall-auf-Metall-Dichtung. Dadurch wird das Leitungsfluid wirksam eingeschlossen; dabei muß jedoch die Kappe übertrieben groß gemacht werden, weil sie dem hohen Druck des Leitungsfluids ausgesetzt ist.

In der US-PS 2 647 721 ist ein Ventil mit einem schmelzbaren Element beschrieben, das das Lager trägt, so daß eine Schulter am Schaft mit einem Sitz an der Innenwand der Haube in Kontakt ist, wenn das schmelzbare Element durch ein Feuer schmilzt. Diese Konstruktion legt die Abdichtung des Schafts an das äußere Ende des Schafts, wo sie der Hitze stärker ausgesetzt ist als das schmelzbare Element und daher vor dem schmelzbaren Element versagen kann, so daß Fluide, die durch das Ventil fließen, rund

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um den Schaft entweichen können und das Feuer nähren oder die Feuerbekämpfung erschweren können. Gemäß der US-PS 2 647 721 ist außerdem keine Vorsorge getroffen, das geschmolzene Material von der Haube abzusaugen. Außerdem muß auch bei der Konstruktion dieser Patentschrift wie bei der vorgenannten die Kappe stark genug sein, um den hohen Druck des Leitungsfluids auszuhalten.

Die US-PS 3 842 853 beschreibt ein auf Hitze ansprechendes Sicherheitsventil, in dem der Schieber durch ein schmelzbares Material am äußeren Ende des Schafts offengehalten wird, das den Schaft an einer axialen Bewegung hindert. Beim Auftreten eines Feuers schmilzt das schmelzbare Material und der Schaft und Schieber bewegen sich infolge einer Federbelastung und schließen den Kanal durch das Ventil. Hier ist keine Metall-auf-Metall-Abdichtung rund um den Schaft einwärts von der O-Ringdichtung des Schafts vorgesehen. Ein Versagen dieser O-Ringdichtung kann zum Lecken der Fluide aus dem Ventil rund um den Schaft führen, auch wenn der Schieber in die Schließstellung gebracht ist.

Eine weitere Konstruktion bisheriger Art ist in der US-Patentanmeldung Ser. No. 12 383, eingereicht am 15.2.1979, beschrieben, bei der das schmelzbare Material das Außenende des Schafts in einer Kappe haltert und die Kappe Löcher hat, durch die das geschmolzene Schmelzmaterial· austritt.

Keine der bisherigen Konstruktionen sieht einen Anschiag für die Bewegung des Schafts und des Verschiußstücks vor, um unter normalen Betriebsbedingungen ein rückwärtiges Aufsitzen zu verhindern, und gewährleistet eine rückwärtige Anlage beim Schmelzen des schmelzbaren Materials, das den Anschlag trägt. Außerdem garantiert keine dieser

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Veröffentlichungen, daß die Strömung durch den Strömungskanal geschlossen wird, wenn ein Feuer auftritt.

Die meisten feuersicheren Ventile verwenden ein eutektisches Gemisch, das bei einer vorbestimmten Temperatur schmilzt, um den Ventilschaft in einer normalen Stellung abzustützen, so daß er hinten aufsitzen kann, wenn das Gemisch schmilzt.

Die vorliegende Erfindung bezweckt ein verbessertes feuersicheres Ventil zu schaffen, d. i. ein Ventil, das, wenn es einem Feuer oder einer überstarken Hitze ausgesetzt wird, schließt, um eine feuerfeste metallische Abdichtung vorzusehen, so daß die Fluide in dem Ventilkörper eingeschlossen sind.

Das erfindungsgemäß verbesserte feuersichere Ventil soll nicht nur bewirken, daß der Schaft rückwärts aufsitzt, wenn er einem Feuer oder einer überstarken Erhitzung ausgesetzt wird, sondern daß er auch automatisch das Ventil schließt.

Das erfindungsgemäße feuersichere Ventil soll mit einer Einstellvorrichtung versehen sein, um das Verschlußstück und den Schaft normalerweise in einer Schließstellung ohne rückwärtige Anlage des Schafts zu stoppen.

Weiter zielt die Erfindung auf ein verbessertes feuersicheres Ventil, in dem das Entstehen eines Feuers oder besonders hoher Temperaturen bewirkt, daß der Betätigungsmechanismus von dem Arbeitsdruckfluid entlastet wird, damit das Ventil zugleich mit einem rückwärtigen Aufsitzen des Schafts sicher schließt.

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Um dies zu erreichen, sieht die Erfindung ein Ventil vor, das einen Ventilkörper hat, durch den ein Strömungskanal· geht und in dem eine Ventiikammer den Strömungskanal kreuzt, ferner ein Verschlußstück, das in der Ventilkammer verschiebbar ist, um die Strömung durch den Strömungskanal freizugeben und zu sperren, und das einen Schaft hat, an dem eine Schulter ausgebildet ist, weiter eine Haube, die an dem Ventilkörper befestigt ist und eine durchgehende Bohrung hat, durch die sich der Schaft erstreckt, sowie einen Sitz rund um den Schaft, der-bei einem rückwärtigen Aufsitzen mit der Schulter in Kontakt kommt, eine Abdichtung zum Dichten zwischen dem Schaft und der Bohrung der Haube, die auswärts vom Sitz angeordnet ist, ferner einen Betätigungsmechanismus, der zum Bewegen des Schaftes und des VerschlußStücks angebracht ist, eine Muffe, die einen Teil des Schaftes umgibt, ein leicht schmelzbares Material, das die Muffe in einer normalen Stoppste^ung abstützt, um die Auswärtsbewegung des Schaftes zu begrenzen und ein rückwärtiges Aufsitzen zu verhindern, und das,wenn es schmiizt, eine soiche Bewegung der Muffe und des Schaftes e^aubt, daß der Schaft rückwärts sich aufsetzt, und schließlich der Muffe zugeordnete Vorrichtungsteile, die den Betätigungsmechanismus derart steuern, daß bei einer Bewegung der Muffe das Verschlußstück des Ventils in die Schließstellung gebracht wird.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten Zeichnungen. Darin zeigen:

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Fig. 1 einen Längsschnitt des erfindungsgemäßen Ventils in Öffnungsstellung, wobei Fig. 1a der Betätigungsteil und Fig. 1b der Ventilkorperteil der Fig. 1 ist;

Fig. 2 eine ähnliche Ansicht, die das Ventil in Schließstellung zeigt, wobei Fig. 2a der Betätigungsteil und Fig. 2b der Ventilkorperteil der Fig. 2 ist;

Fig. 3 einen partiellen Längsschnitt, der das Schließen des erfindungsgemäßen Ventils mit rückwärtigem Aufsitzen des Schafts veranschaulicht, wobei Fig. 3a der Betätigungsteil und Fig. 3b der Ventilkorperteil der Fig. 3 ist.

Das erfindungsgemäße feuersichere Ventil 1o weist einen Körper 12 auf, durch den ein Strömungskanal 14 zieht und in dem eine den Strömungskanal 14 kreuzende Ventilkammer 16 liegt, so daß ein Verschlußstück 18 des Ventils, wenn es sich in der Ventilkammer 16 befindet, aus einer unteren Stellung, in der es die Strömung durch den Kanal 14 freigibt, in eine obere Stellung, in der es die Strömung durch den Kanal 14 schließt, verschieblich ist. Eine Haube 2o ist an dem Ventilkörper 12 rund um die öffnung der Ventilkammer 16 befestigt. Die Haube 2o ist mit einer durchgehenden Bohrung 22 versehen und ein Ventilschaft 24, der von dem Verschlußstück 18 ausgeht, erstreckt sich durch die Bohrung 22, wie dargestellt. Die Bohrung 22 wird von einem Sitz 26 unterbrochen, der dem Verschlußstück 18 zugekehrt ist und zur Aufnahme einer Schulter am Ventilschaft 24 zum rückwärtigen Aufsitzen desselben bestimmt ist, um eine Abdichtung Metall-auf-Metall vorzu-

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sehen, damit die Fluide in dem Ventilkörper 12 gehalten werden.

Der Schaft 24 wird von einem Betätigungsmechanismus 32 in Achsrichtung bewegt. Der Betätigungsmechanismus 32 weist ein äußeres Gehäuse 34 auf, das an der Haube 2o befestigt ist, ferner einen ringförmigen Kolben 36, der an dem Ventilschaft 24 festgemacht ist, einen rohrförmigen Dorn 38, der sich von der Haube 2o nach außen erstreckt, und eine Gleithülse 4o, die bei der Bewegung des Kolbens 36 in dem rohrförmigen Dorn 38 gleitet. Ein Schlitz 42 steht mit einer Kolbenkammer 44 an der Außenseite des Kolbens 36 in Verbindung und ein Schlitz 46 ist mit einer Kolbenkammer 48 auf der Innenseite des Kolbens 36 verbunden. Ein an den Schlitz 42 angelegtes Druckfluid bewegt den Kolben 36, den Schaft 24 und das Verschlußstück nach innen in die in Fig. 1b gezeigte Lage. Ein an den Schlitz 46 angelegtes Druckfluid bewegt den Kolben 36, den Schaft 24 und das Verschlußstück 18 nach außen in die in Fig. 2a dargestellte Lage. Wenn Druck an einen der Schlitze angelegt wird, wird der andere Schlitz ventiliert.

Wie in Fig. 1a dargestellt, ist der Kolben 36 in Kontakt mit einer Anschlagmuffe 5o. Eine Manschette 52 ist am Außenende des Gehäuses 34 befestigt und in die Manschette 52 ist ein Einstelladapter 54 eingeschraubt. Auf das äußere Endstück des Einstelladapters 54 ist eine Kappe 56 aufgeschraubt, die eine Bohrung 58 hat, durch die sich der Schaft 24 erstreckt. Die Anschlagmuffe 5o für den Kolben hat an ihrem äußeren Ende einen ringförmigen Vorsprung 6o, der in einer Einsenkung 62 der Kappe 56 aufgenommen ist, sowie einen radialen Flansch 64, der normalerweise von der Innenfläche 66 der Kappe 56 durch ein schmelzbares Material 68, das zu einem den Vorsprung 6o umgebenden Ring geformt ist, in einem Abstand gehalten wird.

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Die Lage der Anschlagmuffe 5o für den Kolben wird durch Drehen an dem buchsenförmigen Einstelladapter 54, um diesen hinein- oder herauszuschrauben, so eingestellt, daß das Innenende 7o der Muffe 5ο an der gewünschten äußeren Grenze für die normale Bewegung des Kolbens 36 zu liegen kommt.

Die Außenfläche der Anschlagmuffe 5o hat einen Abstand von der Innenfläche des rohrförmigen Einstelladapters 54, so daß dazwischen ein Entlüftungskanal 72 gebildet ist, der von der Kammer 44 zu einer Entlüftungsöffnung 74 führt, die sich durch den rohrförmigen Einstelladapter 54 erstreckt. Der Entlüftungskanal 72 ist normalerweise durch einen Dichtungsring 76 verschlossen, der in einer rund um die Außenseite der Anschlagmuffe 5o laufenden Nut 78 liegt. Eine weitere Nut 8o läuft rund um die Innenwand des rohrförmigen Einstelladapters 54 und ist mit der Öffnung 74 in Verbindung, so daß, wenn das schmelzbare Material 68 schmilzt und die Anschlagmuffe 5o für den Kolben sich in die in Fig. 3a dargestellte Stellung bewegt, der Dichtungsring 76 zur Nut 8o läuft, wobei er die Abdichtung über den Entlüftungskanal 72 freigibt und der Druck aus der Kolbenkammer 44 abgeblasen wird. Wenn die Kolbenkammer 44 vom Druck entlastet ist, bewegt sich der Kolben 36 nach außen und versperrt die Strömung durch den Kanal 14. Federn 82 des Betätigungsmechanismus drücken den Kolben 36 nach außen und der Fluiddruck im Kanal 14 und in der Ventilkammer 16 drückt ebenfalls den Ventilschaft 24 und den Kolben 36 nach außen.

Wenn das schmelzbare Material 68 schmilzt, kann es frei aus öffnungen 84 in der Kappe 56 austreten. Die Anschlag-muffe 5o für den Kolben bewegt sich als Folge irgendeiner der nachstehend aufgeführten Kräfte oder einer Kombination dieser Kräfte nach außen: Die auf dem Druck in der Kolben-

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kammer 44 beruhende Kraft; die Kraft am Ventilschaft 24, hervorgerufen durch den Druck in dem Strömungskanal 14 und der Ventilkammer 16; und die Kraft, die von den Federn 82 des Betätigungsmechanismus aufgebracht wird.

Die Bewegung der Anschlagmuffe 5o sorgt für eine Entlüftung der Kammer 44 und erlaubt dem ringförmigen Kolben 36 und dem Ventilschaft 24, über die normale Anschlagposition hinauszulaufen, so daß die Schulter 28 des Schafts auf dem Sitz 26 rückwärts aufsitzt. Dieses rückwärtige Aufsetzen liefert eine feuerfeste metallische Abdichtung.

Das für den Betätigungsmechanismus 32 verwendete Fluid soll nicht brennbar sein, damit es, wenn es durch den Kanal 72 und die Öffnung 74 abfließt, sich nicht entzündet oder auf irgendeine Weise eine Verbrennung unterstützt.

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Claims

Patentansprüche

(ij Feuersicheres Ventil, gekennzeichnet durch

einen Ventilkörper (12), durch den ein Strömungskanal (14) geht und in dem eine Ventilkammer (16) den Strömungskanal kreuzt,

ein Verschlußstück (18), das in der Ventilkammer (16) verschiebbar ist, um die Strömung durch den Strömungskanal (14) freizugeben und zu sperren,

einen Schaft (24), der mit dem Verschlußstück (18) verbunden ist und eine Schulter (28) hat, eine Haube (2o), die an dem Ventilkörper (12) befestigt ist und eine durchgehende Bohrung (22) hat, durch die sich der Schaft (24) erstreckt, sowie einen Sitz (26) rund um den Schaft,

eine Abdichtung (3o) zum Dichten zwischen dem Schaft und der Bohrung der Haube, die auswärts von dem Sitz (26) angeordnet ist,

einen Betätigungsmechanismus (32), der so angebracht ist, daß er den Schaft (24) in Achsrichtung bewegt, eine Muffe (5o), die den Schaft (24) umgibt, ein leicht schmelzbares Material (6 8), das die Muffe (5o) in einer normalen Stoppstellung hält, in der sie von dem Betätigungsmechanismus erfaßt wird, wenn das Verschlußstück (18) die Strömung durch den Strömungskanal (14) sperrt, wobei eine solche Anordnung getroffen ist, daß, wenn das schmelzbare Material durch Feuer oder übertriebene Hitze schmilzt, die Anschlagmuffe (5o) sich von ihrer normalen Stoppstellung nach außen bewegen kann, und durch eine mit der Muffe (5o) verbundene Anordnung, die auf das-Schmelzen des schmelzbaren Materials (68) und die Bewegung der Muffe hin den Betätigungsmechanismus in die Schließstellung bringt, um die Strömung durch den Strömungskanal

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zu sperren, und die, wenn die Muffe von ihrer normalen Stoppstellung nach außen verschoben ist, den Schaft mit seiner Schulter (28) auf dem Sitz (26) der Haubenbohrung (22) rückwärts aufsitzen läßt, um eine feuerfeste Abdichtung von Metall auf Metall rund um den Schaft vorzusehen, damit die Fluide in dem Strömungskanal· eingeschlossen sind.
2. Feuersicheres Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Betätigungsmechanismus (32) druckgesteuert ist und eine Kammer (44) und einen von der Kammer ausgehenden Entlüftungskanal (72) hat, und daß die Anschlagmuffe (5o) den Durchfluß durch diesen Entlüftungskanal (72) in ihrer normalen Stoppstellung sperrt und, wenn sie nach dem Schmelzen des schmelzbaren Materials aus ihrer normalen Stoppstellung verschoben ist, öffnet, um die Bewegung des Betätigungsmechanismus (32) in die Schließstellung zum Sperren des Durchflusses durch den Strömungskanal des Ventilkörpers zu gewährleisten.
3. Feuersicheres Ventil nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Einstelladapter (54), der mit der Anschlagmuffe (5o) funktionell verbunden ist, um die Stoppstellung der Anschlagmuffe im voraus einzustellen, nachdem das schmelzbare Material (68) an seinem Platz ist.
4. Feuersicheres Ventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Betätigungsmechanismus (32) ein Gehäuse (34) mit einem Zylinder, in dem ein Kolben (36) gleitet, aufweist, das mit der Haube (2o) verbunden ist, und daß am äußeren Ende des Gehäuses (34) eine Manschette (52) angebracht ist, mit der Vorrichtungsteile (54, 56) verbunden sind, die das schmelzbare Material abstützen und die Anschlagmuffe (5o) in der gewünschten Stoppstellung halten, in der sie mit dem Kolben

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(36) in Kontakt ist, wenn dieser sich in der der Schließstellung des Verschlußstücks entsprechenden Lage befindet.
5. Feuersicheres Ventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einstellelement (54) die Lage der Anschlagmuffe (5o) bezüglich der Haube (2o) derart justiert, daß die Schulter (28) am Schaft in einem vorgegebenen Abstand von dem Sitz (26) an der Bohrung der Haube bleibt, und daß die Anordnung zum Bewegen des Betätigungsmechanismus eine Entlüftungsöffnung (72, 74) aufweist, die von dem Betätigungsmechanismus auf die Außenseite der Haube führt, wobei die Muffe (5o) in ihrer Stoppstellung den Fluß durch diese Entlüftungsöffnung sperrt, beim Schmelzen des schmelzbaren Materials (68) jedoch die Muffe (5o) sich aus ihrer Stoppstellung wegbewegt und dadurch den Betätigungsmechanismus durch die Entlüftungsöffnung ventiliert, so daß sich der Schaft bewegen und seine Schulter (28) mit dem Sitz (26) an der Bohrung der Haube in Kontakt bringen kann, wodurch eine feuerfeste metallische Abdichtung entsteht .

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