DE3124439A1

DE3124439A1 - Hubventil mit elastischer dichtmembran

Info

Publication number: DE3124439A1
Application number: DE19813124439
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl.-Ing. 5060 Bergisch Gladbach Kemmerle
Original assignee: Interatom Internationale Atomreaktorbau GmbH
Current assignee: Interatom Internationale Atomreaktorbau GmbH
Priority date: 1981-06-22
Filing date: 1981-06-22
Publication date: 1982-12-30

Description

INTERATOM 24.437.9

Internationale Atomreaktorbau GmbH
D-5O6O Bergisch Gladbach 1

Hubventil mit elastischer Dichtmembran

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hubventil nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs. Es wird im Folgenden an— hand eines Anwendungsbeispiels im Großarmaturenbau für Rohrleitungen in mit flüssigem Natrium betriebenen Kernenergieanlagen beschrieben, ist jedoch ohne weiteres auch auf anderen Gebieten der Technik anwendbar- Bei Armaturen, die Rohrleitungen in der Größenordnung von 1 m Durchmesser bei Temperaturen bis zu 550° C zuverlässig abzudichten in der Lage sein sollen, führen bereits relativ kleine, auf unterschiedliche Wärmedehnungen der einzelnen Teile der Armatur zurückzuführende Verformungen zu Undichtigkeiten, die das absolut zulässige Maß überschreiten, besonders wenn wegen der kräftigen Reaktion zwischen dem in der Rohrleitung geführten Medium und der Außenatmosphäre nur geringste Leckmengen hingenommen werden können. Es ist daher bereits in der DE-A-29 4 6 511 vorgeschlagen worden, die erforderliche Dichtigkeit auch bei Ausgleich der durch Fertigungsungenauigkeiten oder durch Ablagerungen hervorgerufene Unregelmäßigkeiten dadurch herzustellen, daß ein an sich starrer Dichtkörper zusätzlich mit einer durch Fluiddruck aufweitbaren, an den Ventilsitz anpreßbaren elastischen Membran versehen wird. Bei den hohen in Aussicht genommenen Temperaturen kommen die bekannten weichelastischen Stoffe wie Gummi usw. nicht in Frage, sondern nur metallische Membranen. Um die nötige Verformbarkeit zu gewährleisten, können diese Membranen naturgemäß nur dünn sein und damit nur eine geringe Druckfestigkeit aufweisen. Daher kann

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in dem bekannten Beispiel, in dem der Anpreßdruck der Membran gleich dem Stellmitteldruck ist, dieser nicht über ein bestimmtes Maß hinausgesteigert werden, ohne die Membran zu gefährden. Erst wenn diese sich am Ventilsitz abstützen kann, ist eine Druckerhöhung möglich. Die so erzielbare Stellkraft kann unzureichend sein, um das Ventil gegen einen hohen Systemdruck zu schließen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein verbessertes Ventil der beschriebenen Art, bei dem der Stelldruck über das für die Integrität der Dichtmembran zulässige Maß hinaus gesteigert werden kann und andererseits auf . letztere ein sehr viel höherer Schließdruck aufgebracht werden kann, sobald sie sich am Ventilsitz abstützen kann.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die im ersten Anspruch vorgeschlagene Trennung der Druckaufgabe zu Stell- und zu Dichtzwecken.

Dieser Erfindungsgedanke wird durch die im zweiten Anspruch angegebenen Mittel weiter ausgestaltet. Die gewünschte unterschiedliche Druckaufgabe kann so trotzdem unter Verwendung nur einer Druckversorgungseinrichtung erfolgen, und die gegenseitige Steuerung der Druckverhältnisse in den beiden Druckräumen erfolgt selbsttätig und zwar auch beim Entlasten der Dichtung.

Das im dritten Anspruch vorgeschlagene Merkmal dient der selbsttätigen Rückholung des Ventiltellers aus der Schließstellung, ohne daß es dazu einer umständlichen Umkehrung der Druckrichtung bedürfte.

Die im vierten Anspruch vorgeschlagene Ausgestaltung der

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Erfindung ist insbesondere für Dichtmembranen von Bedeutung, die aus Metall hergestellt sind und demgemäß im elastischen Bereich nur eine geringe Verformbarkeit aufweisen. Die zum Erreichen der vollen Dichtwirkung erforderliche Umfangsvergroßerung der Membran wird durch Glättung der geforderten Falte erreicht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und zwar zeigt

Fig. 1 in der oberen Hälfte einen Längsaxialschnitt und in der unteren Hälfte eine teilweise aufgebrochene Ansicht einer mit dem erfindungsgemäßen Ventil versehenen Absperrarmatur und Fig. 2 die Einzelheit X der Fig. 1 in vergrößertem Maßstab.

Die Armatur besteht aus Stutzen 1 und 2 zum Anschluß an hier nicht gezeigte Rohrleitungen und einem Gehäuse 3, in dem ein Küken 4 um eine Welle 5 drehbar ist. Die Drehung erfolgt durch einen Taumelantrieb, bestehend aus einer in einem Kugelgelenk 6 gelagerten Welle 7, die durch weitere Kugelgelenke 8 bzw. 9 im Küken 4 bzw. einer durch beliebige, hier nicht gezeigte Mittel in Drehung versetzten Scheibe 10 gelagert ist. Um die Fluiddichtigkeit des Kugelgelenkes 6 zu gewährleisten, ist ein einerseits an der Welle 7 und andererseits am Gehäuse 3 befestigter Faltenbalg 11 vorhanden. Eine Drehung der Scheibe 10 erzwingt eine gleichläufige Drehung des Kükens 4 in die gewünschte Stellung. Ist diese erreicht, so erfolgt die Abdichtung zwischen dem Küken 4 (das jetzt die Funktion des Ventilsitzes übernimmt) und dem Gehäuse 3 durch ein fluidmittelbetätigtes Hubventil 12, das in der Fig. 2 in Einzelheiten dargestellt ist. Der zur Betätigung erforder-

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liehe Fluiddruck wird durch eine hier nur schematisch angedeutete Pumpe 13 oder eine andere geeignete Druckquelle erzeugt und wird dem Ventil 12 über eine Leitung 14 zugeführt, die durch ein Ventil 15 absperrbar ist. Der in der Leitung 14 und damit auch im Ventil 12 herrschende Druck ist durch ein Druckmeßinstrument 16 meß- und regelbar. Über eine Leitung 17, die durch ein weiteres Ventil 18 absperrbar ist,kann der in der Leitung 14 herrschende Druck dosiert abgelassen werden.

Das Hubventil selbst besteht (siehe Fig. 2) aus einem Ventilteller 21, der über federnde Elemente 22 am Gehäuse 3 dicht befestigt ist derart, daß er bei fehlender Druckaufgabe durch die Leitung 14 in die in der Zeichnung dargestellte, vom Küken 4 abgehobene Stellung gezogen wird. Zugleich wird ein erster Druekraum 23 gebildet. Die Feinabdichtung zwischen dem Ventilteller 21 und dem Küken 4 erfolgt durch eine elastisch verformbare Membran 24, die mit einer Falte 25 versehen ist,um ein zum Überbrücken eines größeren Spaltes erforderliches Dehnungsvermögen sicherzustellen. Hinter der Membran 24 ist ein zweiter Druekraum 26 angeordnet. Dieser steht über eine erste Leitung 28 und eine zweite Leitung 29 mit dem ersten Druekraum 23 in Verbindung. Die erste Leitung 28 ist durch ein erstes Rückschlagventil 30 absperrbar, das in Richtung auf den zweiten Druekraum 26 öffnet, wenn zwischen diesem und dem ersten Druekraum 23 eine bestimmte, größere Druckdifferenz besteht. Die zweite Leitung 29 wiederum ist mit einem zweiten Rückschlagventil 31 absperrbar, das den Durchfluß vom zweiten Druekraum 26 in den ersten Druekraum 23 bei einer beliebig klein zu wählenden Druckdifferenz freigibt. Um das Ventil in Schließstellung zu bringen, wird über die Leitung 14 zunächst

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der erste Druckraum 23 mit einem Druck P- beaufschlagt. Da dieser geringer ist als der zum Öffnen des ersten Rückschlagventils erforderliche Differenzdruck P₃, bleibt dieses Rückschlagventil geschlossen und der zweite Druckraum 26 weist nur den Systemdruck auf. Die Membran 24 kann so nicht durch übermäßige Druckaufgabe plastisch, d.h. dauernd verformt werden. Erst wenn der Ventilteller 21 seine Stellung erreicht hat, in der sich die Membran 24 auf dem Küken 4 abstützen kann, wird durch abermaliges öffnen des Ventils 15 der Druck im ersten Druckraum 23 soweit erhöht, daß das erste Rückschlagventil 30 öffnet. Der sich dann im zweiten.Druckraum 26 aufbauende Druck preßt die Membran 24 an das Küken 4, so daß eine völlige Dichtigkeit auch bei geringen Verformungen und Verunreinigungen des letzteren gewährleistet ist. Wird das Ventil 18 geöffnet, sinkt der Druck im ersten Druckraum 23 ab. Durch die dann zwischen diesem und dem zweiten Durckraum 26 auftretende Druckdifferenz P₄ öffnet das zweite Rückschlagventil 31, und die beiden Druckräume werden gleichzeitig und im gleichen Ausmaß entlastet. Die Membran 24 hebt dank ihrer elastischen Eigenschaften vom Küken 4 ab und der Ventilteller 21 wird durch die Wirkung der Federn 22 in seine Ausgangsstellung zurückgezogen.

Claims

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Internationale Atomreaktorbau GmbH D-5O6O Bergisch Gladbach 1

Hubventil mit elastischer Dichtmembran

Schutzansprüche

(Ty Fluidbetätigtes Hubventil (12)- mit einem Ventilteller (21), der durch Aufgabe eines Druckes P. in einem ersten Druckraum (23) in Schließstellung bewegbar ist und einer ebenfalls durch Fluiddruck an den Ventilsitz anpreßbaren Dichtmembran (24) g e kennzeichnet durch folgendes Merkmal:

a) Die davon unabhängige Aufgabe eines Druckes P_? zur Anpressung der Dichtmembran (24) erfolgt in einem

„ zweiten Druckraum (26).
2. Ventil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) Der Druck P„ liegt höher als der Druck P₁.

b) Der erste Druckraum (23) ist bei am Sitz (4) anliegendem Ventilteller (21) mit dem Druck P₃ beaufschlagbar.

c) Erster und zweiter Druckraum (23, 26) sind durch eine erste Leitung (28) miteinander verbunden, die durch ein erstes Rückschlagventil (30) absperrbar ist, das in Richtung auf den zweiten Druckraum (26) bei einem Differenzdruck P₃ öffnet, der höher als P₁ liegt.

d) Erster und zweiter Druckraum (23, 26) sind durch eine zweite Leitung (29) miteinander verbunden, die durch ein zweites Rückschlagventil (31) absperrbar ist, das in Richtung auf den ersten

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Druckraum bei einem Differenzdruck P. öffnet, der
beliebig klein ist.
3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
a) Der Ventilteller (21) ist entgegen der Kraft einer
Feder (22) in Schließstellung bewegbar.
4. Ventil nach Anspruch 1, gekennzeichnet
durch folgendes Merkmal:

a) Die Dichtmembran (24) weist in entlastetem Zustand eine Falte (25) auf.