DE3240718A1

DE3240718A1 - Valve for a line carrying explosive fluids

Info

Publication number: DE3240718A1
Application number: DE19823240718
Authority: DE
Inventors: Gerhard 8022 Grünwald Märkl; Bernhard Dipl.-Ing. 8000 München Volz
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1982-11-04
Filing date: 1982-11-04
Publication date: 1984-05-10

Abstract

The invention relates to a valve for a line carrying explosive fluids and having a spindle and a valve cone. Valves are detonation-proof from only one side. Thus, stop-cocks are normally used as the shut-off device. However, when a stop-cock is operated, the flow path is interrupted or released abruptly. However, ignition of the explosive fluid can be initiated as a consequence of an adiabatic compression. As a shut-off device which is detonation-proof from both sides and during whose operation pressure shocks are prevented, a valve is proposed according to the invention which is characterised by a body which projects into the interior of the valve input and tapers against the flow direction of the fluid. The body is mounted with its base surface on the end of the valve cone facing away from the spindle.

Description

Ventil für eine explosionsfhige Valve for an explosive

Fluide führende Leitung Die Erfindung betrifEt ein Ventil für eine explosionsfähige Fluide führende Leitung mit Spindel und Ventilkegel. Fluid Conduit The invention relates to a valve for a Explosive fluid-carrying line with spindle and valve cone.

Unter explosionsfähigen Stoffen sollen hier nicht nur Gase oder Gasgemische sondern alle Stoffe oder Stoffgemische, die zu detonativen chemischen Reaktionen neigen, beispielsweise auch Staub-Luft-Gemische, verstanden werden.Explosive substances should not only include gases or gas mixtures but all substances or mixtures of substances that lead to detonative chemical reactions tend to be understood, for example also dust-air mixtures.

Ist eine deflagrativ oder detonativ verlaufende Explosion in einem Leitungsystem nicht auszuschließen, muß die Leitung in ihrer gesamten Länge den hierbei auftretenden Beanspruchungen in der Regel sicher widerstehen. Dies gilt insbesondere auch für Absperrarmaturen in einem derartigen Leitungssystem.Is a deflagrative or detonative explosion in one Line system cannot be ruled out, the entire length of the line must have the usually withstand the stresses that arise here. this applies especially for shut-off valves in such a line system.

Es ist bekannt, zum Absperren einer Leitung, beispielsweise einer Acetylen-Hochdruck-Leitung ein Ventil zu verwenden. Ein Ventil schließt entgegen der Strömungsrichtung des Fluids und besteht im wesentlichen aus einem Ventilgehäuse mit Ein- und Ausgang, aus einer Spindel, huber die von außerhalb des Ventilgehäuses ein an der Spindel befestigter Ventilkegel bewegt werden kann und einem Ven- tilsitz-. Durch Drehen der Spindel bewegt sich der Ventilkegel auf den Ventilsitz zu oder von diesem weg und verschließt bzw. öffnet den Ventilsitz. Das als Ventilkegel bezeichnete Ventilteil besitzt meist die Form eines geraden Kreiskegelstumpfes. Dessen Grundfläche ist an der Spindel befestigt, während sich dessen zur Grundfläche parallele Deckfläche am Ventileintritt befindet und im wesentlichen entgegen der Strömungsrichtung des Fluids orientiert ist.It is known to shut off a line, for example one Acetylene high pressure line to use a valve. A valve closes in the opposite direction the direction of flow of the fluid and consists essentially of a valve housing with input and output, from a spindle, via the outside of the valve housing a valve cone attached to the spindle can be moved and a valve tilsitz-. By turning the spindle, the valve cone moves towards the valve seat or away from this and closes or opens the valve seat. This is known as the valve cone Valve part usually has the shape of a straight circular truncated cone. Its base area is attached to the spindle, while its top surface is parallel to the base located at the valve inlet and essentially against the direction of flow of the Fluid is oriented.

Derartige Ventile sind jedoch nur von einer Seite, nämlich von der Seite des Ventilaustritts her, detonationsfest.However, such valves are only from one side, namely from the Side of the valve outlet, detonation-proof.

Ublicherweise werden daher Hähne, insbesondere. Kugelhähne als Absperrorgan in Leitungen für explosionsfähige Fluide eingesetzt. Hähne werden durch Drehen des Hahnkükens um seine quer zur Strömungsrichtung liegende Achse betätigt. Entsprechend dimensionierte Hähne sind zwar von beiden Seiten detonationsfest und erfüllen die gesetzlichen Anforderungen, die an Leitungen und Absperrorgane für explosionsfähige Fluide gestellt werden.Usually, therefore, taps, in particular. Ball valves as shut-off devices used in lines for explosive fluids. Taps are turned by turning the Cock plug operated about its axis lying transversely to the direction of flow. Corresponding dimensioned taps are detonation-proof from both sides and fulfill the legal requirements for lines and shut-off devices for explosive Fluids are provided.

Bei Betätigen eines Hahns wird der Strömungsweg jedoch abrupt unterbrochen oder freigegeben. Dieses allen Hähnen eigene Merkmal kann nun zur Ausbildung eines Druckstoßes und damit zu unerwünschten Folgeraktionen führen: Infolge einer adiabatischen Kompression kann eine Zündung des explosionsfähigen Fluids ausgelöst werden.However, when a tap is operated, the flow path is interrupted abruptly or released. This characteristic common to all cocks can now be used to form a Pressure surge and thus lead to undesired follow-up actions: As a result of an adiabatic Compression can trigger ignition of the explosive fluid.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Absperrorgan anzugeben, das von beiden Seiten detonationsfest ist und bei dessen Betätigung Druckstöße vermieden werden.The invention is therefore based on the object of specifying a shut-off device, which is detonation-proof from both sides and prevents pressure surges when activated will.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Ventil der eingangs erwähnten Art gelöst, das durch einen in das Innere des Ventileingangs hineinragenden, sich entgegen der Strömungsrichtung des Fluids verjüngenden Körper, der mit seiner Grundfläche an dem der Spindel abgewandten Ende des Ventilkegels befestigt ist, gekennzeichnet ist.This object is achieved according to the invention by a valve of the type mentioned at the beginning Kind of solved that by one in the interior protruding from the valve inlet, body tapering against the direction of flow of the fluid, with its Base is attached to the end of the valve cone facing away from the spindle, is marked.

Erfindungsgemäß findet ein in besonderer Weise ausgestaltetes Ventil als Absperrorgan Anwendung. Der Offnungs- bzw.According to the invention there is a valve designed in a special way as a shut-off device application. The opening resp.

Schließvorgang eines Ventils ist naturgemäß wesentlich "weicher", d.h. der Fluidstrom wird langsam unterbrochen und freigegeben. Dadurch werden Druckstöße und eine unerwünschte Zündung des Fluids vermieden. Dennoch ist das erfindungsgemäße Ventil auf beiden Seiten detonationsfest: Das erfindungsgemäße Ventil besitzt an seinem Eintritt, also auf der Seite, auf der das Fluid zum Ventil strömt, im wesentlichen keine Fläche, die senkrecht zur Mittelachse der Leitung und damit senkrecht zur Fortpflanzungsrichtung einer anlaufenden Detonationswelle orientiert ist.The closing process of a valve is naturally much "softer", i.e. the fluid flow is slowly interrupted and released. This causes pressure surges and undesired ignition of the fluid is avoided. Nevertheless, this is according to the invention Detonation-proof valve on both sides: The valve according to the invention has its entry, ie on the side on which the fluid flows to the valve, essentially no surface that is perpendicular to the central axis of the line and thus perpendicular to the Direction of propagation of an approaching detonation wave is oriented.

An die bei konventionellen Ventilen ebene, senkrecht zur Mittelachse der Leitung orientierte Deck fläche des Ventilkegels schließt sich erfndungsgemäß ein sich ins Leitungsinnere verjüngender, unter Einwirkung einer Druckwelle im wesentlichen formstabiler Körper an. Diesem sich verjüngenden Körper kommt die Aufgabe zu, eine anlaufende Stoßwelle, die sich zunächst senkrecht zur Achse der Leitung ausbreitet, durch Keilwirkung zur Wandung des Ventils hin abzuleiten. Beim erfindungsgemäßen Ventil wird eine Stoßwelle nicht mehr entgegen der Fortpflanzungsrichtung der anlaufenden Welle reflektiert. Vielmehr erfolgt die Reflexion der Stoßwelle in einem Bereich, dessen Länge mit dem des sich verjüngenden Körpers übereinstimmt.To the plane of conventional valves, perpendicular to the central axis the line-oriented cover surface of the valve cone closes according to the invention one that tapers towards the inside of the line, essentially under the action of a pressure wave dimensionally stable body. This rejuvenating body has the task of being a incoming shock wave, which initially propagates perpendicular to the axis of the line, to be diverted by wedge action towards the wall of the valve. When the invention A shock wave is no longer against the direction of propagation of the approaching valve Wave reflected. Rather, the shock wave is reflected in an area the length of which coincides with that of the tapered body.

Die durch die Stoßwelle ausgeübten Kräfte werden nun nicht mehr - wie bei konventionellen Ventilen - vollständig vom Ventilkegel aufgenommen, sondern in Richtung zum Ventilgehäuse abgelenkt. Je näher die Stoßwelle sich dem Bereich der Grundfläche des sich verjüngenden Körpers nähert, desto kleiner wird der zwischen dem Körper und dem Ventilgehäuse gebildete Raum und desto geringer wird auch die Intensität der Stoßwelle. Auf diese Weise werden die in Richtung der Ventilachse, die üblicherweise parallel zur Leitungsachse verläuft, wirkenden Kräfte erheblich verringert. Die verbleibenden, auf die Spindel wirkenden Kräfte können von dieser aufgenommen werden, ohne daß die Dichtwirkung beeinträchtigt wird.The forces exerted by the shock wave are no longer - as with conventional valves - completely absorbed by the valve cone, but rather deflected in the direction of the valve housing. The closer the shock wave gets to the area the base of the tapered body approaches, the smaller becomes the space formed between the body and the valve housing and the less will also increase the intensity of the shock wave. In this way, those will be directed towards the Forces acting on the valve axis, which usually runs parallel to the line axis considerably reduced. The remaining forces acting on the spindle can be absorbed by this without the sealing effect is impaired.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist im Bereich des Ventilkegels zwischen diesem und dem Ventilsitz, in den der Ventilkegel in Schließstellung formschlüssig eingreift, ein elastischer Dichtring angeordnet, der in Schließstellung dichtend am Ventilsitz und am Ventilkegel anliegt. Diese Kombination aus einer metallisch harten und einer elastischen Dichtung (Ventilsitz und -kegel bzw. Dichtring) hat bei einem explosiven Zerfall des Fluids Vorteile: So bremst die metallische Dichtung, die zwischen dem Ventilsitz und dem Ventilkegel gebildet wird und in Schließstellung praktisch fluiddicht ist, die anlaufende Stoßwelle, so daß der elastische Dichtring weder durch einen hohen Druckstoß noch durch die Wärmeentwicklung zerstört wird. Zudem ist es ohne Beeinträchtigung der Dichtwirkung möglich, daß der Ventilkegel durch die anlaufende Stoßwelle ein wenig aus dem Ventilsitz herausgedrückt wird, so daß die metallische Dichtwirkung kurzfristig aufgehoben ist.. Auch wenn der Zerfall abgeklungen ist, schließt die elastische Dichtung noch dicht.In a preferred embodiment of the inventive concept, im Area of the valve cone between this and the valve seat in which the valve cone is located engages positively in the closed position, an elastic sealing ring is arranged, which, in the closed position, is in sealing contact with the valve seat and the valve cone. These Combination of a metallic hard and an elastic seal (valve seat and cone or sealing ring) has advantages in the event of explosive disintegration of the fluid: The metallic seal between the valve seat and the valve cone brakes is formed and is practically fluid-tight in the closed position, the approaching shock wave, so that the elastic sealing ring neither by a high pressure surge nor by the Heat generation is destroyed. In addition, it does not impair the sealing effect It is possible that the valve cone will move a little out of the valve seat due to the incoming shock wave is pushed out, so that the metallic sealing effect is temporarily canceled is .. Even after the decay has subsided, the elastic seal still closes tight.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des Erfindungsgedankens besitzt der sich verjüngende Körper wenigstens die doppelte Länge des Leitungsdurchmessers. Die maximale Länge ist etwa derfünffacheLeitungsdurchmesser. Als besonders zweckmäßig hat sich die Verwendung eines sich verjüngenden Körpers mit einer Länge erwiesen, die dem 2-fachen bis 3-fachen Leitungsdurchmesser gleicht.In a preferred embodiment of the inventive concept the tapered body is at least twice the length of the pipe diameter. The maximum length is approximately five times the cable diameter. As particularly useful has been shown to use a tapered body with a length which equals 2 to 3 times the cable diameter.

Aus fertigungstechnischen Gründen hat sich eine Variante des erfindungsgemäßen Ventils als besonders zweckmäßig erwiesen. Dabei sind der Ventilkegel und der sich verjüngende Körper aus einem Stück gefertigt.For manufacturing reasons, a variant of the invention Valve proven to be particularly useful. Here are the valve cone and the itself tapered body made in one piece.

Aus dem gleichen Grund aber auch, damit eine Stoßwelle möglichst gleichmäßig zum Ventilgehäuse reflektiert wird, ist der sich verjüngende Körper nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ein gerader Kreiskegel. Für eine optimale Stoßwellenreflexion hat es sich dabei als besonders günstig erwiesen, wenn der Grundkreisdurchmesser des Kreiskegels und der Leitungsdurchmesser gleich groß sind.For the same reason, however, so that a shock wave is as uniform as possible is reflected to the valve housing, the tapered body is after an advantageous Design of the inventive concept a straight circular cone. For optimal Shock wave reflection has proven to be particularly favorable if the base circle diameter of the circular cone and the pipe diameter are the same.

Das erfindungsgemäße Ventil kann für verschiedene Rohrdurchmesser ausgelegt sein. Es ist in allen stoßbelasteten Leitungen einsetzbar (neben dem Einsatz in Leitungen für explosionsfähige Fluide ist auch ein Einsatz in stoß- bzw.The valve according to the invention can be used for different pipe diameters be designed. It can be used in all shock-loaded lines (in addition to the In lines for explosive fluids, use in shock-resistant or

schwellend belasteten Leitungen wie z.B. in Hydraulikleitungen, möglich. Außerdem kann ein erfindungsgemäßes Ventil nicht nur je einen Ein- und Ausgang, sondern auch mehrere Ein- und Ausgänge besitzen.lines with swelling loads, e.g. in hydraulic lines, are possible. In addition, a valve according to the invention can not only have one inlet and one outlet, but also have several inputs and outputs.

Zusammenfassung kann festgestellt werden, daß die erfindungsgemäße Absperrarmatur detonationsfest ist und dennoch einen weichen, d.h. ohne Druckstoß verlaufenden Offnungs-bzw. Schließvorgang ermöglicht.Summary it can be stated that the inventive The shut-off valve is detonation-proof and yet a soft one, i.e. without a pressure surge running opening or. Closing process enables.

Im folgenden soll anhand einer schematischen Skizze ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Ventil beschrieben werden: Das dargestellte Ventil besitzt ein Gehäuse 1, einen Ventileingang 12 und einen Ventilausgang 13. Nicht dargestellt ist, daß Ein- und Ausgang als Stutzen mit Außenge- winde zum Anschluß an ebenfalls nicht dargestellte, beispielsweise Acetylen unter Hochdruck führende Leitungen ausgebildet sind. Die beiden Stutzen sind senkrecht zueinander orientiert. Gegenüber dem Eingangsstutzen 12 ist das Gehäuse 1 ebenfalls als Stutzen 14 ausgebildet. In den konisch auslaufenden Stutzen 14 ist ein Gehäuseverschluß 2 formschlüssig eingesetzt. Der Gehäuseverschluß 2 wird durch eine Mutter 15 gehalten. Der Gehäuseverschluß 2 dient zur Führung einer Spindel 3. Zwischen Spindel 3 und Gehäuseverschluß 2 und zwischen Gehäuse 1 und Gehäuseverschluß 2 sind Abdichtungen (Spindelabdichtung 9, Gehäuseabdichtung 10) angeordnet. Am außerhalb des Gehäuses liegenden Ende der Spindel kann ein Handrad für die Drehung der Spindel 3 befestigt sein. Am gegenüberliegenden Ende der Spindel 3 ist ein Ventilkegel 4 befestigt, der durch Drehen der Spindel 3 gegenüber einem Ventilsitz 11 bewegt werden kann. Zwischen Gehäuseverschluß 2 und dem Ventilkegel 4 ist eine Feder 5 zur Schwingungsdämpfung gespannt. Der konisch zulaufende Ventilsitz 11 kann durch den Ventilkegel 4 verschlossen werden. Der kegelige Sitz gewährleistet eine einwandfreie Führung und Zentrierung sowie eine metallische Abdichtung in dem Bereich, in dem sich Ventilkegel 4 und Ventilsitz 11 berühren (Dichtfläche 7). Erfindungsgemäß trägt der Ventilkegel 4 einen in den Eingangsstutzen hineinragenden sich in Richtung entgegen der Strömungsrichtung des Azetylens verjüngenden Körpers 6. Im Ausführungsbeispiel bilden Ventilkegel 4 und der sich verjüngende Körper 6 eine Einheit. Bei konventionellen Ventilen ist der Ventilkegel ein Kegelstumpf, dessen Deckfläche sich in Schließstellung im verjüngten Bereich des Ventilsitzes 11, also in dem Bereich, in dem der Ventilsitz in den Eingangsstutzen übergeht, befindet.In the following, an exemplary embodiment is intended on the basis of a schematic sketch for a valve according to the invention are described: The valve shown has a housing 1, a valve inlet 12 and a valve outlet 13. Not shown is that the inlet and outlet as a nozzle with external winch to the connection also not shown, for example acetylene under high pressure leading Lines are formed. The two nozzles are oriented perpendicular to each other. Compared to the inlet connector 12, the housing 1 is also designed as a connector 14. In the conically tapering stub 14, a housing closure 2 is positively locked used. The housing closure 2 is held by a nut 15. The housing lock 2 is used to guide a spindle 3. Between spindle 3 and housing lock 2 and between housing 1 and housing lock 2 are seals (spindle seal 9, Housing seal 10) arranged. At the end of the spindle outside the housing a hand wheel for rotating the spindle 3 can be attached. On the opposite At the end of the spindle 3, a valve cone 4 is attached, which by turning the spindle 3 can be moved with respect to a valve seat 11. Between housing lock 2 and the valve cone 4 is tensioned with a spring 5 for damping vibrations. The conical tapering valve seat 11 can be closed by valve cone 4. The conical one Seat ensures perfect guidance and centering as well as a metallic one Sealing in the area where valve cone 4 and valve seat 11 touch (Sealing surface 7). According to the invention, the valve cone 4 carries one into the inlet port protruding tapering in the direction opposite to the direction of flow of the acetylene Body 6. In the exemplary embodiment, valve cone 4 and the tapered one form Body 6 one unit. In conventional valves, the valve cone is a truncated cone, whose top surface is in the closed position in the tapered area of the valve seat 11, i.e. in the area where the valve seat merges into the inlet port, is located.

Erfindungsgemäß geht der Ventilkegel Uber in einen kegelförmigen Fortsatz, der - wie geschildert - zur Dämpfung von Stoßwellen dient. Weiterhin ist im Bereich der metallischen Dichtfläche 7 eine Ringdichtung 8 am Ventilkegel befestigt.According to the invention, the valve cone turns into a conical extension, which - as described - serves to dampen shock waves. Furthermore is in the area the metallic sealing surface 7, a ring seal 8 attached to the valve cone.

Claims

Claims 1 valve for an explosive fluid carrying Line with spindle and valve cone, characterized by an inside of the Valve inlet protruding, tapering against the direction of flow of the fluid Body (6) with its base at the end of the spindle (3) facing away from Valve cone (4) is attached.

2. Valve according to claim 1, characterized in that in the range of the valve cone (4) between this and the valve seat (11) in which the valve cone (4) engages positively in the closed position, an elastic sealing ring (8) is arranged is, which in the closed position rests sealingly on the valve seat (11) and on the valve cone (4).

3. Valve according to one of claims 1 or 2, characterized in that that the tapered body (6) has a length that is at least double and a maximum of five times the cable diameter, preferably 2 to 3 times Cable diameter is the same.

4. Valve according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the valve cone (4) and the tapered body (6) are made from one piece are.

5. Valve according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the tapered body (6) is a straight circular cone coaxial with the Valve cone (4) is arranged.

6. Valve according to claim 5, characterized in that the base circle diameter of the circular cone (6) and the pipe diameter are the same.