DE3504008A1

DE3504008A1 - Steuerventil

Info

Publication number: DE3504008A1
Application number: DE19853504008
Authority: DE
Inventors: Peter 8520 Erlangen Holtfoth; Herbert Dr.-Ing. 8561 Ottensoos Tratz; Heinrich 8502 Zirndorf Zill
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1985-02-06
Filing date: 1985-02-06
Publication date: 1986-08-07

Description

KRAFTWERK UNION AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen

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Steuerventil

Die Erfindung betrifft ein Steuerventil, insbesondere für den Mediumdruck in einem Absperrventil einer Ventileinrichtung zur Schnellabsperrung von Druckleitungen, wobei das Steuerventil eine Spindel und einen mit der Spindel verbundenen auf einem Ventilsitz aufsetzbaren Ventilteller aufweist und ein Zuflußrohr am Steuerventil oberhalb des Ventilsitzes endet.

Eine derartige Ventileinrichtung mit einem Steuerventil ist bekannt (DE-OS 20 13 681). Hierbei wirkt ein Antriebsgerät des Steuerventils auf eine Spindel. Falls das Steuerventil geschlossen ist, liegt der Ventilteller auf einem Ventilsitz auf und verschließt so eine Abflußleitung. Falls das Steuerventil geöffnet werden soll,wird die Spindel und der Ventilteller nach oben bewegt und so die Abflußleitung freigegeben.

Der Druck des Mediums im Rohrsystem auf Spindel und Ventilteller des Steuerventils bewirkt Kräfte in der Bewegxngsrichtung der Spindel, die durch das Antriebsgerät zu überwinden sind. Daher ist der Leistungsbedarf des Steuerventils relativ hoch und folglich ist bei einer begrenzten zur Verfügung stehenden elektrischen Leistung die Stellzeit des Ventils relativ groß. Im Anforderungsfall wird dann das Ventil nicht immer schnell genug betätigt.

31.01.1985 MnI 2 Ant

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steuerventil zu entwickeln, das bei Bedarf schnell öffnet und schließt. Dazu sollen bei geschlossenem Ventil in der Bewegungsrichtung der Spindel keine Druckkräfte des Mediums an der Einheit aus Spindel und Ventilteller angreifen. Darüber hinaus sollen bei geöffnetem Ventil die resultierenden Druckkräfte auf Spindel und Ventilteller klein sein.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf dem Ventilteller in etwa im Randbereich ein nach Art eines Zylindermantels in sich geschlossener, druckdichter, elastischer Faltenbalg mit seinem unteren Ende angeordnet ist, dessen oberes Ende oberhalb des Zuflußrohres mit dem Ventilgehäuse druckdicht verbunden ist, und daß der Ventilteller eine Bohrung aufweist.

Solange das Ventil geschlossen ist, befindet sich im Abflußrohr kein Medium und im Zuflußrohr wird das Medium vom druckdichten, elastischen Faltenbalg aufgehalten, so daß dadurch auch der Raum oberhalb des Ventiltellers vom Medium frei ist. Infolgedessen greifen, wenn das Ventil geschlossen ist, in Richtung der Spindel wirkende Druckkräfte an der Einheit aus Spindel und Ventilteller nicht an.

Wenn das Steuerventil geöffnet ist, ist der Druck des Mediums im Inneren des Steuerventils an jedem Punkt gleich groß. Zuflußrohr und Abflußrohr sind dann mit Medium angefüllt. Durch die Bohrung im Ventilteller gelangt das Medium aber auch in den Raum zwischen Faltenbalg und Spindel oberhalb des Ventiltellers, wo-

durch sich die Druckkräfte auf den Ventilteller teilweise kompensieren. Die verbleibende resultierende Kraftkomponente in Richtung der Spindel entspricht dann der Druckkraft auf den Spindelquerschnitt. Soll das Steuerventil geschlossen werden, dann muß das Antriebsgerät nur diese verbleibende Druckkraft überwinden.

Nachdem das Steuerventil wieder geschlossen ist, fließt das Medium aus dem Raum oberhalb des Ventiltellers durch die Bohrung im Ventilteller zum Abflußrohr hin ab. Vom Zuflußrohr her kann aufgrund des absperrenden Faltenbalges Medium in den Raum oberhalb des Ventiltellers nicht nachfließen. Auf Ventilteller und Spindel wirken also bei geschlossenem Steuerventil keine Druckkräfte in Schließrichtung und das Antriebsgerät hat zum Öffnen des Steuerventils praktisch nur Reibungskräfte zu überwinden.

Mit der Erfindung wird erreicht, daß dem Antriebsgerät des Steuerventils nur kleine Kräfte entgegenwirken. Soll zur selbsttätigen Schnellabsperrung von Druckleitungen das Steuerventil geöffnet werden, sind nur Reibungskräfte zu überwinden. Das Antriebsgerät kommt daher mit einer minimalen Leistung aus und erzielt eine kleine Stellzeit, insbesondere zum Öffnen des Steuerventils, da dann keine Druckkräfte zu überwinden sind.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß zwischen einer Umfangslinie an der Spindel und dem oberen Abschluß des Ventilgehäuses ein weiterer, druck-

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dichter und elastischer Faltenbalg angeordnet ist. Dieser Faltenbalg dichtet die Durchführungsöffnung für die Spindel in der oberen Wand des Ventilgehäuses ausreichend dicht ab. Man kommt also ohne Stopfbuchse aus, wodurch die Reibung zwischen Spindel und Ventilgehäuse durchführung vermindert wird.

Infolgedessen wird der Leistungsbedarf des Antriebsgerätes weiter reduziert.
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Faltenbälge aus ringförmigen elastischen Metallmembranen sind ausreichend elastisch und widerstehen hohen Mediumdrücken und hohen Temperaturen.

Mit der Erfindung wird der Vorteil erzielt, daß der Leistungsbedarf des Steuerventils klein ist und dieses schnell und zuverlässig betätigt werden kann.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung schematisch wiedergegebenen Ausführungsbeispieles näher erläutert:

Die Zeichnung zeigt ein geschlossenes Steuerventil einer Ventileinrichtung zur selbsttätigen Schnellabsperrung von Druckleitungen.

Das Steuerventil nach der Zeichnung ist in einer Verbindungsleitung zwischen einem Absperrventil für« eine Druckleitung und einem Auffangbehälter angeordnet. Dabei steht eine erste Leitung, die von einem mit Steuermedium gefüllten Raum im Absperrventil ausgeht,

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mit einem Zuflußrohr 1 des Steuerventils in Verbindung. Ein Abflußrohr 2 des Steuerventils ist über eine zweite Leitung mit einem Auffangbehälter verbunden. Im Anforderungsfall wird dann im Steuerventil durch ein Antr je bsgerät 3 eine Spindel 4 bewegt, die an ihrem dem Antriebsgerät 3 gegenüberliegenden Ende mit einem Ventilteller 5 fest verbunden ist. Bei geschlossenem Steuerventil liegt dieser Ventilteller 5 auf einem Ventilsitz 6 auf.

Senkrecht auf dem Ventilteller 5 ist in etwa im Randbereich ein nach Art eines Zylindermantels in sich geschlossener, druckdichter und elastischer erster Faltenbalg 7 mit seinem unteren Ende befestigt. Das obere Ende des Faltenbalges 7 ist oberhalb des Zuflußrohres 1 mit dem Ventilgehäuse druckdicht verbunden. Durch den Faltenbalg 7 wird verhindert, daß bei geschlossenem Steuerventil in den Raum oberhalb des Ventiltellers 5 Steuermedium eindringt und eine Druckkraft auf den Ventilteller 5 einwirkt, die beim Öffnen des Steuerventils dem Antriebsgerät 3 entgegenwirkt.

Im Ventilteller 5 befindet sich eine Bohrung 8, die das Abflußrohr 2 mit dem Raum zwischen Faltenbalg 7, Spindel 4 und Ventilteller 5 verbindet. Bei geöffnetem Steuerventil gelangt durch diese Bohrung 8 Steuermedium in den Raum oberhalb des Ventiltellers 5. Die nach unten gerichtete Druckkraft des Steuermediums auf den Ventilteller 5 kompensiert dann teilweise die vom Abflußrohr 2 aus nach oben gerichtete Druckkraft des

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Steuermediums auf den Ventilteller 5. Die verbleibende "*? resultierende nach oben gerichtete Druckkraft ent- " ^.

spricht der Kraft auf den Querschnitt der Spindel 4.

Wenn das Steuerventil wieder geschlossen ist, fließt Medium aus dem Raum oberhalb des Ventiltellers 5 durch die Bohrung 8 zum Abflußrohr 2 hin ab und der Faltenbalg 7 hält naentströmendes Medium zurück. Am Ventilteller 5 greifen also keine Druckkräfte mehr an.

Anstatt einer Stopfbuchse zum Abdichten einer Durchführung der Spindel 4 ist zwischen einer Umfangslinie an der Spindel 4 und der oberen Wand des Zuflußrohres ein zweiter, druckdichter und elastischer Faltenbalg

angeordnet. Dieser Faltenbalg 9 verringert die Rei- _£

bungskräfte gegenüber einer sonst notwendigen Stopfbuchse. *■

Durch die Verringerung der Druckkräfte auf die Einheit aus Spindel 4 und Ventilteller 5 wird die erforderliche Leistung des Antriebsgerätes 3 minimiert und ein sicheres Öffnen und Schließen des Steuerventils gewährleistet.

Die Faltenbälge 7 und 9 können ringförmige elastische Metallmembranen sein, die auch in einem heißen Medium zuverlässig arbeiten.

3 Patentansprüche
1 Figur

β· 350Λ008

f- VPA 85Ρ 6 0 ί2 OE

Liste der Bezugsζeichen

1 Zuflußrohr

2 Abflußrohr

3 Antriebsgerät

4 Spindel

5 Ventilteller

6 Ventilsitz

7 erster Faltenbalg

8 Bohrung im Ventilteller

9 zweiter Faltenbalg

Claims

Patentansprüche

1. Steuerventil, insbesondere für den Mediumdruck in einem Absperrventil einer Ventileinrichtung zur Schnellabsperrung von Druckleitungen, wobei das Steuerventil eine Spindel (4) und einen mit der Spindel (4) verbundenen auf einem Ventilsitz (6) aufsetzbaren Ventilteller (5) aufweist und ein Zuflußrohr (1) am Steuerventil oberhalb des Ventilsitzes (6) endet, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Ventilteller (5) in etwa im Randbereich ein nach Art eines Zylindermantels in sich geschlossener, druckdichter, elastischer Faltenbalg (7) mit seinem unteren Ende angeordnet ist, dessen oberes Ende oberhalb des Zuflußrohres (1) mit dem Ventilgehäuse druckdicht ver-

bunden ist und daß der Ventilteller (5) eine Bohrung (8) -I aufweist. ^

2. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einer Umfangslinie an der Spindel (4) und dem oberen Abschluß des Ventilgehäuses ein weiterer druckdichter und elastischer Faltenbalg (9) angeordnet ist.

3. Steuerventil nach den Ansprüchen 1 und 2 , d a -

durch gekennzeichnet, daß die Faltenbälge (7 und 9) ringförmige, elastische Metallmembranen sind.