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Steuerventil
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Die Erfindung betrifft ein Steuerventils insbesondere für den Mediumdruck
in einem Absperrventil einer Ventil einrichtung zur selbsttätigen Schnellabsperrung
von Druckleitungen, wobei das Steuerventil eine Spindel und einen mit der Spindel
verbundenen auf einem Ventilsitz aufsetzbaren Ventilteller aufweist.
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Eine derartige Ventileinrichtung ist bekannt (DE-OS 20 13 681). Hierbei
ist als Steuerventil ein Entlastungsventil vorhanden, das bei einer Druckdifferenz
am Absperrventil den Raum unter dem Kraftkolben des Absperrventils soweit entleert,
daß das Absperrventil schließt. Im Steuerventil wird dazu eine Spindel mit Ventilteller
bewegt. Falls das Steuerventil geschlossen ist, liegt der Ventilteller auf einem
Ventilsitz auf unc verschließt so eine Abflußleitung. Falls das Steuerventil geöffnet
werden soll, wird durch die Spindel der Ventilteller vom Ventilsitz abgehoben und
so die Abflußleitung geöffnet.
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Der Druck des Mediums im Rohrsystem auf Spindel und Ventilteller des
Steuerventils bewirkt auch Kräfte in der Bewegungsrichtung der Spindel. Vergleicht
man das geschlossene mit dem geöffnete Steuerventil, so haben diese Kräfte, die
in entgegengesetzter Richtung wirken, voneinander abweichende Beträge.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein cteuerventil zt entwickeln,
das einen möglichst kleinen Leistungsbedarf hat rund trotzdem schnell öffnet und
schließt. Dazu sollen die vom Antriebsgerät zu berwindenden Kräfte auf die Spindel,
gleichgültig ob das Ventil geöffnet oder geschlossen werden soll, nach dem Betrag
immer gleich groß sein.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Spindel mit
ihren beiden Enden an druckdichten DurchfUhrungen aus dem Steuerventil herausragt,
daß in einem festen Abstand parallel zum Ventilteller mit der Spindel ein weiterer
gleich großer auf einem weiteren Ventilsitz aufsetzbarer Ventilteller verbunden
ist, daß einer der beiden Ventilteller mit einem Ventil sitz beweglich zusammenwirkt
und daß ein Zuflußrohr oder hbfluBrchr am Steuerventil mit einem Raum zwischen den
beiden Ventilsitzen verbunden ist und mit einem- Raum mit zwei Zweigen außerhalb
der beiden Ventilsitze ein Abflußrohr oder Zuflußrohr am Steuerventil verbunden
ist.
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Solange das Ventil geschlossen ist, befindet sich das druckausübende
Medium im Steuerventil nur in einem der beiden Räume, beispielsweise im Raum zwischen
den beiden Ventiltellern. Da dIe FlEchen der beiden parallel zueinander angeordneten
Yentitteller gleich groß sind, wird die Druckkraft auf den einen Ventilteller durch
eine antiparallele Druckkraft mit-gleichem Betrag auf den anderen Ventilteller kompensiert.
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Bei geöffnetem Steuerventil-ist der Druck des Mediums im Inneren des
Steuerventils mit ausreichender Genauigkeit an jedem Punkt gleich groß. Dadurch
kompensieren sich an jedem der beiden- -Ventilteller die einander entgegenwirkenden
Druckkräfte. Weitere Angriffsflächen für Komponenten der Druckkraft in Richtung
der Spindel sind nicht vorhanden, da sich die beiden Stirnflächen der Spindel außerhalb
des Ventilgehäuses befinden.
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Durch die druckdichte Durchführung der beiden Spindelenden wird der
Vorteil erzielt, daß auch bei geöffnetem Steuerventil eine resultierende Druckkraft
an Spindel und Ventiltellern nicht angreift. Sowohl beim Öffnen als auch beim Schließen
des Steuerventils sind also keine Druckkräfte zu überwinden. Fü-r die vorhandenen
Reibungskrafte reicht ein Antriebs gerät mit geringer Leistung aus.
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Durch die Fertigungstoleranzen beim Bau der Einheit aus Spindel und
Ventiltellern und beim Anordnen der Ventilsitze kann nicht immer gewährleistet sein,
daß beide Ventilteller gleichzeitig schließen. Wenn jedoch ein Ventilteller seinen
Ventilsitz bereits erreicht hat und dann zwischen dem anderen Ventilteller und dessen
Ventilsitz noch ein Spalt offen bleibt, wehre das Steuerventil undicht und könnte
seine Aufgabe nicht erfüllen.
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Es ist daher erfindungsgemäß vorgesehen, daß einer der beiden Ventilteller
mit einem Ventilsitz beweglich zusammenwirkt.
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Der bewegliche Sitz schließt mit einem Ventilteller zuerst ab. Danach
wird der bewegliche Sitz verschoben, bis auch der andere Ventilteller mit seinem
Ventilsitz dicht abschließt.
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Nach einem ersten Beispiel ist nach der Erfindung vorgesehen, daß
einer der beiden Ventilsitze beweglich ausgebildet ist und mit einem Ventilteller
zusammenwirkt, der mit der Spindel fest verbunden ist. Ein anderes Beispiel sieht
vor, daß einer der beiden Ventilteller durch ein bewegliches Verbindungsteil mit
der Spindel verbunden ist und mit einem fest angeordneten Ventilsitz zusammen wirkt.
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Beim Schließen eines Steuerventils nach dem ersten Beispiel wird zunächst
der bewegliche Ventilsitz von dem ihm zugeordneten Ventilteller erreicht. Anschließend
wird der bewegliche Ventilsitz soweit verschoben bis auch der zweite Ventilteller
auf seinem Ventilsitz ruht.
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Beim Schließen eines Steuerventils nach dem zweiten Beispiel erreicht
zuerst der beweglich mit der Spindel verbundene Ventilteller den ihm zugeordneten
Ventilsitz.
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Anschließend wird die Spindel und der zweite Ventilteller weiter bewegt
bis auch der zweite Ventilteller auf seinem Ventilsitz aufliegt.. Dabei wird die
bewegliche Aufhängung des ersten Ventiltellers an der Spindel verschoben. Hiermit
wird der Vorteil erzielt, daß die beiden Ventilteller einer -Doppelsitzanordnung
mit den Ventilsitzen gleichzeitig dicht abschließen. Darüber hinaus unterstützt
die Federkraft des verschobenen bewe-g-
lichen Ventilsitzes wie
auch die Federkraft der verschobenen beweglichen Aufhängung des Ventiltellers den
Andruck des jeweiligen Ventiltellers an den Ventilsitz.
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Dadurch wird die Gefahr eines Lecks im Steuerventil verkleinert und
die Betriebssicherheit erhöht.
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Weiterhin ist vorgesehen, daß der bewegliche Ventilsitz aus einer
ringförmigen, elastischen Metallmembrane besteht. Ebenso kann das bewegliche Verbindungsteil
zwischen Spindel und Ventilteller eine solche elastische Metallmembrane sein. Derartige
Metallmembranen sind für den vorgesehenen Zweck elastisch gemlg und sind darüber
hinaus hitzebeständig. Dadurch wird der Vorteil erzielt, daß Steuerventile nach
der Erfindung auch einsetzbar sind, wenn sie von Medien mit hoher Temperatur durchströmt
werden sollen.
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Außerdem ist vorgesehen, daß die Spindel außerhalb der äußeren Wande
des Steuerventils gelagert ist. Es sind also im Inneren des Steuerventils außer
Spindel und Ventilteller keine weiteren Bauteile vorhanden, auf die das Betriebsmedium
einwirkt. Dadurch wird die Betriebssicherheit weiter erhöht.
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Mit der Erfindung wird insbesondere der Vorteil erzielt, daß das Antriebs
gerät des Steuerventils mit einem kleinen Leistungsbedarf auskommt und trotzdem
das Steuerventil schnell und zuverlässig betätigt werden kann.
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Die Erfindung soll anhand eines in der Zeichnung schematisch wiedergegebenen
Ausführungsbeispiels näher erläutert werden:
Fig. 1 zeigt ein Steuerventil
mit zwei Ventlltellern, wobei einer der beiden Ventilsitze beweglich ausgebildet
ist.
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Fig. 2 zeigt ein Steuerventil, wobei einer der beiden Ventilteller
durch ein beweglich nachgebendes Verbindungsteil mit der Spindel verbunden ist.
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Ein Steuerventil nach den Fig. 1 und 2 ist in einer Verbindungsleitung
zwischen dem Absperrventil für eine Druckleitung urdeinem Auflangbehälter angeordnet.
Eine erste Leitung, die von einem mit Steuermedlum gefüllten Raum im Absperrventil
ausgeht, steht mit dem Zuflußrohr 1 des Steuerventils in Verbindung. Das Abflußrohr
2 des Steuerventils ist über eine andere Leitung mit einem Auffangbehälter oder
mit dem Absperrventil verbunden. Im Anforderunasfall. wird dann im Steuerventil
durch ein Antriebsgerät 3 eine Spindel 4 bewegt.
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Die Spindel 4 ragt mit ihren beiden Enden an druckdichten Durchfährungen
5 und 6 aus dem Steuerventil heraus. dadurch können auf -die Spindel Druckkräfte
in Bewegungsrichtung nicht einwirken.
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Mit der Spindel 4 sind in einem festen Abstand voneinander zwei Ventiltell-er
7 und 8 bzw. 9 und 10 verbunden, die senkrecht zur Spindel 4 und parallel zueinander
angeordnet sind. 3eide Ventilteller 7 und 8 bzw.
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9 und 10 sind auf zwei- get;rennte Ventilsitze 11 und 12 bzw. 13 und
14 gleichzeitig aufsetzbar.
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In dieser Doppelsltzanordnung endet das Zuflußrohr 1 in einem ersten
Raum 15 zwischen den beiden Ventilsitzen 11 und 12 bzw. 13 und 14. Von einem zweiten
RaIim 16 mit zwei Zweigen im Steuerventil außerhalb der Ventilsitze 11 und 12 bzw.
13 und 14 geht das Abflußrohr 2 aus.
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Die Fließrichtung kann aber auch umgekehrt sein. Dann endet das Zuflußrohr
im zweiten Raum 16 und vom ersten Raum 15 geht das Abfluß rohr aus.
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Damit beide Ventilteller 7 und 8 bzw. 9 und 10 stets dicht schließen,
wirkt einer der beiden Ventilteller 7 bzw. 10 mit einem Ventilsitz 11 bzw. 14 beweglich
zusamen. Dadurch wird erreicht, daß trotz Fertigangstoleranzen des Steuerventil
zuverlässig arbeitet.
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Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist einer der beiden Ventilsitze
11 beweglich ausgebildet. vr artrkt mit einen Yentilteller 7 zusammen, der mit der
Spindel 4 fest verbunde: ist.
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Im Ausftih.rungsbeispiel nach Fig. 2 ist einer der beiden Ventilteller
10 durch ein bewegliches Verbindungsteil 17 mit der Spindel 4 verbunden. Dieser
Ventilteller 10 wirkt mit einem fest angeordneten Ventilsitz 14 zusammen.
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Falls das Steuerventil geschlossen wird, kommt stets zuerst die bewegliche
Verbindung zustande, die dann solange verschoben wird, bis auch die zweite Verbindung
aus Ventilteller und Ventilsitz erreicht ist.
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Der bewegliche Ventilsitz 11 nach Fig. 1 kann eine ringförmige elastische
Metallmembrane sein. Ebenso kann das bewegliche Verbindungsteil 17 zwischen Ventilteller
10 und Spindel 4 lnach Fig. 2 eine ringförmige elastische Metallmembrane sein.
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Eine derartige Metallmembrane ist für den geforderten Zweck elastisch
genug und ist darüber hinaus hitzebeständig bei Temperaturen wie sie im Rohrsyrstem
eines Kraftwerkes auftreten.
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6 Patentansprüche 2 Figuren
Liste der Bezugszeichen
1 Zuflußrohr 2 Abflußrohr 3 Antriebsgerät 4 Spindel 5 erste Durchführung für die
Spindel 6 zweite Durchführung für die Spindel 7 zweiter Ventilteller 8 erster Ventilteller
9 fest gelagerter Ventilteller 10 beweglich gelagerter Ventilteller 11 beweglicher
Ventilsitz 12 fester Ventilsitz 13 zweiter Ventilsitz 14 erster Ventilsitz 15 Raum
zwischen den Ventilsitzen 16 Raum mit zwei Zweigen außerhalb der Ventilsitze 17
Bewegliches Verbindungsteil
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