DE3238059A1

DE3238059A1 - Absperranordnung fuer eine foerderleitung fuer schleissendes, feststoffhaltiges medium

Info

Publication number: DE3238059A1
Application number: DE19823238059
Authority: DE
Inventors: Ulrich Ing.(grad.) 2340 Neustadt Osterode
Original assignee: Claudius Peters AG
Current assignee: Claudius Peters AG
Priority date: 1982-10-14
Filing date: 1982-10-14
Publication date: 1984-04-19
Also published as: GB2128294B; US4505292A; GB8318994D0; IT8321510A0; IT1171075B; FR2534656A1; GB2128294A

Description

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Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Absperranordnung für eine Förderleitung für ein schleißendes, feststoffhaltiges Medium gegen eine der Fließrichtung entgegen gerichtete Druckdifferenz. Die Absperranordnung umfaßt ein im wesentlichen mediumsdichtes Ventil, bestehend aus einem einen Ventilsitz um eine Ventilöffnung bildenden Ventilgehäuse und einem stromab davon angeordneten Ventilteller/ sowie ein in Fließrichtung vor dem Ventil wirksames, im wesentlichen feststoffdichtes jedoch nicht unbedingt mediumsdichtes Hilfsabsperrorgan, das zum Schutz des Ventils zeitlich vor diesem schließbar ist.

Will man feststoffhaltige Gase oder Flüssigkeiten unter erheblicher Druckdifferenz im wesentlichen mediumsdicht abschließen, wie dies beispielsweise bei den Füllöffnungen von Druckgefäßen für pneumatische Druckförderer erforderlich ist, so ist man zur Verwendung eines Ventils mit hochwertiger, gas- bzw. flüssigkeitsdichter Ausführung von Ventilteller und Ventilsitz gezwungen, die meist verschleißgefährdete Flächen und Werkstoffe verlangt. Während des Schließens solcher Ventile können an den Dichtflächen hohe Strömungsgeschwindigkeiten mit starker Verschleiß wirkung auftreten. Es können auch Partikel zwischen die zusammenwirkenden Dichtflächen von Ventilteller und Ventilsitz eingeschlossen werden und unter der Schließkraft die Oberflächen zerstören. Um dies zu vermeiden, schaltet man dem mediumsdichten Ventil ein Hilfsabsperrorgan

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vor, das im wesentlichen feststoffdicht ist oder zumindest grobe Feststoffe zurückhält, damit das Ventil unter geringer oder fehlender Strömungsgeschwindigkeit und in Abwesenheit von Feststoffen oder wenigstens von groben Feststoffteilen schonend geschlossen werden kann. Eine solche aus Ventil und Hilfsabsperrorgan bestehende Anordnung ist aufwendig.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Platz- und Bauaufwand zu verringern.

Die erfingungsgemäße Lösung besteht darin, daß das Hilfsabsperrorgan von einer die Ventilöffnung umgebenden, innerhalb des Ventilsitzes relativ zu diesem dicht und in Richtung der Ventiltellerbewegung beweglich angeordneten Hülse gebildet ist, die bei geöffnetem Ventil eine Endstellung einnimmt, in der sie den Ventilsitz in Fließrichtung überragt und aus der sie unter feststoffdichter Anlage ihres stromab gelegenen Randes an dem Ventilteller während der letzten Phase von dessen Schließbewegung gegen eine nachgiebige Kraft verschiebbar ist.

In Öffnungsstellung des Ventils sorgt die den Ventilsitz überragende Lage der Hülse dafür, daß der Ventilsitz im Strömungsschatten liegt und daher vor Verschleiß geschützt wird. Das Erfindungsmerkmal, daß die Hülse den Ventilsitz überragt, ist daher so auszulegen, daß der Ventilsitz unter den obwaltenden Strömungsverhältnissen im Strömungsschatten der Hülse liegt.

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Da die Hülse den Ventilsitz überragt, liegt sie dem Ventilteller näher als der Ventilsitz. Bei der Schließbewegung wird der Ventilteller daher zunächst den¹stromab gelegenen Rand der Hülse erreichen. Die auf die Hülse wirkende nachgiebige Kraft sorgt dafür, daß dieser Rand gegen den Ventilteller gepreßt wird. Dadurch wird der Strömungsweg im wesentlichen feststoffdicht abgeschlossen. Der Ausdruck feststoffdicht besagt in diesem Zusammenhang, daß je nach den Schutzanforderungen sämtliche Feststoffe oder wenigstens die groben Teile, die eingeklemmt den Ventilsitz oder den Ventilteller beschädigen könnten, zurückgehalten werden. Es ist daher einerseits zweckmäßig, die zusammenwirkenden Flächen des Hülsenrandes und des Ventiltellers nach bewährten Grundsätzen so auszubilden, daß sie diese Schließfunktion ausüben können. Andererseits ist es zweckmäßig, die nachgiebige Kraft so stark zu bemessen, daß diese Flächen hinreichend wirksam aneinander gehalten werden. - Durch das Zusammenwirken von Ventilteller und Hülse und die gegenüber dem Ventilsitz dichte Anordnung der Hülse im Ventilgehäuse wird in der folgenden Phase der Schließbewegung der schleißende Einfluß des Feststoffs von dem Ventilsitz und der damit zusammenwirkenden Dichtfläche des Ventiltellers ferngehalten, und das Ventil kann unter schonenden Bedingungen vollständig schließen.

Als nachgiebige Kraft, die die Hülse in die den Ventilsitz überragende Endstellung und in Dichtkontakt mit dem Ventilteller während der letzten Schließphase drängt, eignen sich vornehmlich Federkraft und/oder Schwerkraft. Auch Reibkräfte können alleine oder in Verbindung mit den vorer-

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wähnten Kräften verwendet werden. Beispielsweise kann ein zwischen der Hülse und einem Ventiltellerschaft vorgesehener Reibschluß die Hülse beim öffnen des Ventiltellers bis in die offene Endstellung mitnehmen, während ein Reibschluß zwischen der Hülse und dem Ventilgehäuse bei der Schließbewegung des Ventiltellers für die erforderliche Dichtpressung zwischen Hülse und Ventilteller sorgen kann. Selbstverständlich müßten die Reibkräfte in einem solchen Fall umgeschaltet werden, so daß bei der öffnungsbewegung nur oder überwiegend die eine und bei der Schließbewegung nur oder überwiegend die andere Reibkraft wirkt.

Bei der Schließbewegung deö Ventiltellers muß dieser zunächst mit dem Hülsenrand und erst später mit dem Ventilstiz in Verbindung treten. Das erfindungsgemäße Merkmal, daß die Hülse den Ventilstiz überragt, ist daher auch so auszulegen, daß diese Reihenfolge zustande kommt. Da der Ventilteller nicht eben zu sein braucht, sogar in den seltensten Fällen eben ist, ist der Begriff des Uberragens daher auch so auszulegen, daß der mit dem Ventilteller zusammenwirkende Rand der Hülse bei offenem Ventil von der mit ihm zusammenwirkenden Ventiltellerfläche einen geringeren Abstand aufweist als der Ventilsitz von der ihm zugeordneten Ventiltellerfläche.

Zweckmäßigerweise ist zwischen der Hülse und dem Ventilsitz eine Spüleinrichtung vorgesehen, die während der letzten Schließphase einen die zusammenwirkenden Flächen von Ventilsitz und Ventilteller reinigenden Spülstrom erzeugt. Zu ihrer Steuerung kann die Steuereinrichtung für den Ventilschließvorgang so ausgebildet sein, daß die Spülvorrichtung im Zeitintervall zwischen dem Aufsetzen des Ventiltellers auf die Hülse und den Ventilsitz eingeschaltet wird.

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Die Schutzfunktion der Hülse in bezug auf den Ventilsitz wird vorzugsweise auch beim Öffnungsvorgang genutzt, indem der Ventilteller sich von dem Hülsenrand erst dann während der öffnungs bewegung ablöst, wenn die Hülse ihre den Ventilsitz schützende Endstellung erreicht hat.

Die Erfindung wird im folgenden näher unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert, die ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Es zeigen:

Fig. 1 bis 4 unterschiedliche Funktionsphasen

einer schematisch und hälftig angeordneten Ventilanordnung und

Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine

erfindungsgemäße Ventilanordnung.

In Fig. 1 bis 4 erkennt man (in hälftiger Darstellung in bezug auf die Mittellinie 1) ein Ventilgehäuse 2, das an seinem unteren Ende den Ventilsitz 3 bildet, der einen Weichstoff-Dichtring 4 enthält. Der an einem Schaft in Richtung der Mittellinie 1 geradlinig geführte Ventilteller 5 bildet an seiner Oberseite einen mit dem Dichtring 4 zusammenwirkenden Dichtkegel 6 sowie eine radial innerhalb davon liegende weitere Kegelflache 7. Der Ventilteller 5 und der Ventilsitz 3 schließen in gewohnter Weise die Ventilöffnung 8 ein. Während der Schließbewegung nähert sich der Ventilteller 5 dem koaxial dazu angeodneten Ventilsitz 3 allmählich, bis er ihn berührt und unter dem erforderlichen Dichtdruck komprimiert (Fig.3). Die Schließkraft und/oder der von der Ventilanordnung abzu-

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sperrende Rückdruck kann eine weitere Kompression des Dichtrings bewirken (Fig.4), wobei zweckmäßigerweise zum Schutz des Dichtrings ein Anschlag 9 vorgesehen ist, gegen den sich im Falle von solchen hohen Kräften der Dichtkegel anlegen kann, so daß eine weitere, ggf. schädigende Verformung des Dichtrings vermieden wird.

Radial innerhalb des Ventilsitzes 3 ist als Hilfsabsperrorgan die Hülse 10 angeordnet, die in dem Gehäuse 2 in Längsrichtung verschiebbar geführt ist und mittels einer Dichtung 11 gegenüber dem Gehäuse 2 abgedichtet ist. Eine zwischen einem gehäusefesten Stützring 12 und einem an der Hülse 10 fest angeordneten Flansch wirkende Druckfeder 13 drängt die Hülse 10 in der Zeichnung nach unten, d.h. in Fließrichtung gegen einen von dem Flansch einerseits und einem am Ventilsitz vorgesehenen Stützring andererseits gebildeten Anschlag. In dieser Stellung befindet sich die Hülse in den FunktionsStadien gemäß Fig. und 2. Man erkennt in Fig. 1, daß sie in dieser Stellung den Dichtring 4 des Ventilsitzes von dem Mediumstrom abschirmt. Ferner erkennt man, daß der untere Rand 16 der Hülse 10 in dieser Stellung dem ihm axial gegenüberliegenden Flächenteil 17 des Ventiltellers näher liegt als der Dichtring dem Dichtkegel 6.

Nähert sich nun gemäß Fig. 2 der Ventilteller dem Ventilsitz in der Schließbewegung, so kommt zunächst der Flächenteil mit dem unteren 16 der Hülse 10 in Berührung und sperrt dadurch den Mediumstrom weitgehend ab. Zumindest wird der gröbere Teil des Feststoffs zurückgehalten. In den Zwischenraum zwischen Hülse 10 und Gehäuse 2 mündet eine an eine Spülmediumsquelle (bei pneumatischer Förderung beispiels-

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weise eine Luftdruckquelle) angeschlossene Spülbohrung 18, die in der öffnungsstellung des Ventils (Fig. 1 und 5) durch den Flansch 14 und/oder weitere, aktiv gesteuerte Absperrorgane von der Ventilöffnung abgesperrt ist. Wenn jedoch bei weiterer Schließbewegung des Ventiltellers (übergang von Fig. 2 zu Fig. 3) die Spülbohrung frei wird, strömt Spülmedium zwischen der Hülse 10 und dem Dichtkegel 6 einerseits und dem Ventilsitz 3 andererseits hindurch und befreit ihn von etwa anhaftenden Feststoffen.

Wenn sich schließlich (Fig. 3) der Dichtkegel 6 auf die Weichstoffdichtung 4 aufsetzt, sind die beteiligten Flächen weitgehend von schädigenden Feststoffen befreit. Es kann daher mit einer wesentlich höheren nutzbaren Lebensdauer gerechnet werden.

Es ist im Zusammenhang der Erfindung nicht erforderlich, daß das Ventil ein solches mit parallel zu sich selbst bewegtem Ventilteller ist, obwohl sich dabei optimale Voraussetzungen für die Anwendung der Erfindung ergeben. Vielmehr könnte der Ventilteller auch klappenartig bewegt sein. Wesentlich ist in diesem Zusammenhang nur, daß die Bewegungsführung der Hülse auf die Bewegungsrichtung des Ventiltellers abgestimmt ist, so daß der Ventilteller die Hülse aus ihrer den Ventilsitz schützenden Endstellung verdrängen kann.

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Claims

Patentansprüche

Absperranordnung für eine Förderleitung für ein schleißendes, feststoffhaltiges Medium, umfassend ein im wesentlichen mediumsdichtes Ventil, bestehend aus einem einen Ventilsitz bildenden Ventilgehäuse und einem stromab davon angeordneten Ventilteller, sowie ein in Fließrichtung vor dem Ventil wirksames, im wesentlichen feststoffdichtes Hilfsabsperrorgan, das zum Schutz des Ventils zeitlich vor diesem schließbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Hilfsabsperrorgan von einer die Ventilöffnung (8) umgebenden, innerhalb des Ventilsitzes (3) relativ zu diesem dicht und in Richtung der Ventiltellerbewegung beweglich angeordneten Hülse (10) gebildet ist, die bei geöffnetem Ventil eine Endstellung (Fig.1

BAD ORIGfNAL

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einnimmt, in der sie den Ventilsitz (3) in Fließrichtung überragt und aus der sie unter feststoffdichter Anlage ihres stromab gelegenen Randes (16) an dem Ventilteller (5) während der letzten Phase von dessen Schließbewegung gegen eine nachgiebige Kraft (13) verschiebbar ist.
2. Absperranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Hülse (10) und dem Ventilsitz (5) eine Spüleinrichtung (18) für den Ventilsitz (3) bzw. den Ventilteller (5) vorgesehen ist.
3. Absperranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinrichtung für den Ventilschließvorgang so ausgebildet ist, daß die Spüleinrichtung (18) im Zeitintervall zwischen dem Aufsetzen des Ventiltellers (5) auf die Hülse (10) (Fig. 2) und den Ventilsitz (Fig.3) eingeschaltet ist.