DE3800807A1 - 2/2-Way valve controllable by means of a pressure medium - Google Patents

2/2-Way valve controllable by means of a pressure medium

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Abstract

In a 2/2-way valve controllable by means of a pressure medium, with a valve housing (10) which forms a valve seat (28) and with a valve-closing element (56) which can be moved by means of a lifting element controlled by means of pressure medium and interacts with the valve seat (28), the lifting member is a metal bellows (38) in alignment with the valve seat (28). The metal bellows is closed at its valve-seat end and carries the valve-closing element (56). At its open end, which is remote from the valve seat (28), the metal bellows (38) surrounds a pressure-medium connection and is connected to the valve housing (10). The metal bellows thus serves simultaneously as an actuating motor and a dynamic seal. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein durch Druckmittel steuerbares 2/2-Wegeventil mit einem Ventilgehäuse, das einen Ventilsitz bildet, und einem durch ein druckmittel­ gesteuertes Hubglied beweglichen Ventilschließkörper, der mit dem Ventilsitz zusammenwirkt.The invention relates to a controllable by pressure medium 2/2-way valve with a valve housing that one Valve seat forms, and one by a pressure medium controlled lifting member movable valve closing body, the cooperates with the valve seat.

In der Gas-Analysentechnik ist es vielfach erforderlich, das zu messende Gas auf erhöhter Temperatur zu halten. Dadurch soll verhindert werden, daß der Taupunkt unterschritten wird.In gas analysis technology, it is often necessary to keep the gas to be measured at an elevated temperature. This is to prevent the dew point is undercut.

Ein besonders kritisches Beispiel für die Notwendigkeit einer Analyse von Gasen bei erhöhten Temperaturen sind Abgasmessungen bei Feuerungsanlagen, wenn den Feuerungsanlagen eine Anlage zur Reduzierung des NO x - Anteils nachgeschaltet ist. In solchen Anlagen erfolgt die Reduktion des Stickoxids durch Zugabe von Ammoniak, wobei das Gasgemisch bei hoher Temperatur zwischen 300°C und 400°C über einen Katalysator geleitet wird. Das nicht verbrauchte NH3, der sogenannte NH3-Schlupf, muß möglichst gering gehalten werden. Deshalb ist eine NH3-Messung erforderlich. A particularly critical example of the need for an analysis of gases at elevated temperatures is exhaust gas measurements in combustion plants if the plants are connected downstream of a plant to reduce the NO x content. In such plants, the nitrogen oxide is reduced by adding ammonia, the gas mixture being passed over a catalyst at a high temperature between 300 ° C. and 400 ° C. The unused NH 3 , the so-called NH 3 slip, must be kept as low as possible. An NH 3 measurement is therefore necessary.

Dieser Restammoniak verbindet sich mit dem im Rauchgas ebenfalls vorhandenen SO3 zu Ammoniumbisulfat NH4 HSO4. Dieses Ammoniumbisulfat ist sehr korrosiv. Bei Temperaturen unter 250°C bildet das Ammoniumbisulfat eine zähe Masse. Diese zähe Masse schlägt sich in Gasleitungen und Armaturen nieder. Dadurch werden die Gasleitungen und Armaturen verstopft. Außerdem entsteht Korrosion. Die NH3- Messung wird verfälscht. Deshalb muß die gesamte gasführende Meßeinrichtung auf einer Temperatur über 250°C gehalten werden.This residual ammonia combines with the SO 3 also present in the flue gas to form ammonium bisulfate NH 4 HSO 4 . This ammonium bisulfate is very corrosive. At temperatures below 250 ° C, the ammonium bisulfate forms a tough mass. This viscous mass is reflected in gas pipes and fittings. This will block the gas lines and fittings. Corrosion also occurs. The NH 3 measurement is falsified. Therefore, the entire gas-carrying measuring device must be kept at a temperature above 250 ° C.

Jedes gasführende System hat auch Ventile. Solche Ventile in der Meßeinrichtung müssen auch auf eine Temperatur von über 250°C beheizt werden. Es bietet Schwierigkeiten, Ventile zu finden, die bei diesen Temperaturen noch korrosionsfest und dicht bleiben.Every gas-carrying system also has valves. Such valves in the measuring device must also be at a temperature of be heated above 250 ° C. It has difficulty Valves can still be found at these temperatures remain corrosion-proof and tight.

Ventile mit dynamischen Dichtungen aus den geläufigen Dichtungsmaterialien wie PTFE halten auf Dauer die Temperatur nicht aus. Es gibt metallbalg-abgedichtete Ventile. Diese sind in ihrem Aufbau sehr aufwendig. Sie weisen dynamische Packungsdichtungen für die Spindel­ oder Hubstößelabdichtung auf. Solche Packungsdichtungen sind nicht wartungsfrei.Valves with dynamic seals from the common ones Sealing materials such as PTFE keep the long term Temperature not out. There are bellows-sealed Valves. These are very complex to set up. They have dynamic packing seals for the spindle or ram seal. Such packing seals are not maintenance-free.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein ansteuerbares 2/2-Wegeventil zu schaffen, welches weitgehend korrosions- und temperaturfest bis 260°C ist und das einfach und preisgünstig hergestellt werden kann.The invention is based on the object controllable 2/2-way valve to create which largely corrosion and temperature resistant up to 260 ° C and that can be manufactured easily and inexpensively.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daßAccording to the invention, this object is achieved in that

(a) das Hubglied ein mit dem Ventilsitz fluchtender Metallfaltenbalg ist, (a) the lifting member is aligned with the valve seat Metal bellows is  

(b) der Metallfaltenbalg an seinem ventilsitzseitigen Ende geschlossen ist und den Ventilschließkörper trägt und(b) the metal bellows on its valve seat side End is closed and the valve closing body carries and

(c) der Metallfaltenbalg an seinem dem Ventilsitz abgewandten, offenen Ende um einen Druckmittelanschluß herum mit dem Ventilgehäuse verbunden ist.(c) the metal bellows at its valve seat facing away, open end around a pressure medium connection is connected around with the valve housing.

Das 2/2-Wegeventil wird durch Druckmittel gesteuert. Damit werden alle Probleme vermieden, die sich bei einer elektromagnetischen Ansteuerung des Ventils durch die hohen Temperaturen ergeben würden. Bei einem solchen 2/2-Wegeventil übernimmt der Metallfaltenbalg sowohl die Funktion eines Stellmotors als auch die Funktion der dynamischen Abdichtung. Gesonderte Packungsdichtungen können entfallen.The 2/2-way valve is controlled by pressure medium. In order to all problems that arise with a electromagnetic control of the valve by the would result in high temperatures. With such a The 2/2-way valve takes over the metal bellows Function of a servomotor as well as the function of the dynamic sealing. Separate packing seals can be omitted.

Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Embodiments of the invention are the subject of Subclaims.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.An embodiment of the invention is as follows with reference to the accompanying drawings explained.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch ein 2/2-Wegeventil für hohe Temperaturen. Fig. 1 shows a longitudinal section through a 2/2-way valve for high temperatures.

Fig. 2 ist eine Draufsicht auf das 2/2-Wegeventil. Fig. 2 is a plan view of the 2/2-way valve.

Das 2/2-Wegeventil enthält ein Ventilgehäuse 10. Das Ventilgehäuse 10 besteht aus einem scheibenartigen Gehäuseunterteil 12 und einem Gehäuseoberteil 14 von zylindrischer Grundform. Gehäuseoberteil 14 und Gehäuseunterteil 12 sind durch Gewindebolzen 16 miteinander verbunden. Der Gehäuseunterteil 12 weist einen Einlaß 18 und einen Auslaß 20 auf. Der Einlaß 18 geht in eine radiale Bohrung 22 über, die ihrerseits in einer zentralen, axialen Bohrung 24 mündet. Die axiale Bohrung 24 verläuft in einem zentralen, von dem Gehäuseunterteil vorstehenden und an diesem angeformten Ventilsitzkörper 26 und mündet in der Stirnfläche dieses Ventilsitzkörpers 26. Diese Mündung bildet einen Ventilsitz 28. Der Auslaß 20 steht mit einer axialen Bohrung 30 in Verbindung, die neben dem Ventilsitzkörper 26 aber innerhalb des Gehäuseoberteils 14 in der Stirnfläche des Gehäuseunterteils 12 mündet.The 2/2-way valve contains a valve housing 10 . The valve housing 10 consists of a disk-like lower housing part 12 and an upper housing part 14 of cylindrical basic shape. Upper housing part 14 and lower housing part 12 are connected to one another by threaded bolts 16 . The lower housing part 12 has an inlet 18 and an outlet 20 . The inlet 18 merges into a radial bore 22 , which in turn opens into a central, axial bore 24 . The axial bore 24 runs in a central valve seat body 26 which projects from the lower housing part and is molded thereon and opens into the end face of this valve seat body 26 . This mouth forms a valve seat 28 . The outlet 20 is connected to an axial bore 30 , which in addition to the valve seat body 26 opens inside the upper housing part 14 in the end face of the lower housing part 12 .

Der Gehäuseoberteil 14 weist eine zentrale, axiale Bohrung 32 auf, die sich, angrenzend an den Gehäuseunterteil 12 unter Bildung einer Ringschulter 34 zu einer zylindrischen Kammer 36 erweitert erweitert.The upper housing part 14 has a central, axial bore 32 which, adjacent to the lower housing part 12 , widens to form a cylindrical chamber 36 , forming an annular shoulder 34 .

Ein Metallfaltenbalg 38 ist an einem dem Ventilsitz zugewandten Ende mit einem ersten Flansch 40 verschweißt. An seinem anderen, dem Ventilsitz abgewandten Ende ist der Metallfaltenbalg 38 mit einem zweiten Flansch 42 verschweißt. Der zweite Flansch 42 ist mittels Schrauben 44 mit der Stirnfläche des Gehäuseoberteils 14 fest verbunden. Der Metallfaltenbalg 38 sitzt in der Bohrung 32 des Gehäuseoberteils 14. In dem zweiten Flansch 42 ist eine zentrale Gewindebohrung 46 für einen Steuerdruckluft- Anschluß vorgesehen. Der erste Flansch 40 ist von einem Führungsring 48 umgeben. Der Führungsring 48 ist in der Bohrung 32 des Gehäuseoberteils 14 verschiebbar geführt. Der Führungsring 48 weist an dem ventilsitzseitigen Ende einen äußeren Rand 50 auf. Der äußere Rand 50 liegt im Ruhezustand bei geöffnetem 2/2-Wegeventil an der Ringschulter 34 an. Weiterhin weist der Führungsring 48 einen inneren Rand 52 auf. Auf dem inneren Rand 52 sitzt der ventilsitzseitige erste Flansch 40 auf. Eine Schraubenfeder 54 stützt sich an dem Gehäuseunterteil 12 ab und liegt an dem Führungsring 48 an. Die Schraubenfeder 54 sucht den Führungsring 48 mit seinem äußeren Rand 50 in Anlage an der Ringschulter 34 zu halten.A metal bellows 38 is welded to a first flange 40 at an end facing the valve seat. At its other end facing away from the valve seat, the metal bellows 38 is welded to a second flange 42 . The second flange 42 is fixedly connected to the end face of the upper housing part 14 by means of screws 44 . The metal bellows 38 sits in the bore 32 of the upper housing part 14 . In the second flange 42 , a central threaded bore 46 is provided for a control compressed air connection. The first flange 40 is surrounded by a guide ring 48 . The guide ring 48 is slidably guided in the bore 32 of the upper housing part 14 . The guide ring 48 has an outer edge 50 at the end on the valve seat side. The outer edge 50 rests on the annular shoulder 34 in the idle state with the 2/2-way valve open. Furthermore, the guide ring 48 has an inner edge 52 . The first flange 40 on the valve seat side is seated on the inner edge 52 . A coil spring 54 is supported on the lower housing part 12 and bears against the guide ring 48 . The coil spring 54 seeks to hold the guide ring 48 with its outer edge 50 in contact with the ring shoulder 34 .

An dem ersten Flansch 40 ist ein Ventilschließkörper 56 auswechselbar, also leicht lösbar, befestigt. Der Ventilschließkörper 56 ist ventilsitzseitig konisch ausgebildet. Der Ventilschließkörper 56 besteht aus einem temperaturbeständigen Material, beispielsweise Polyimid.On the first flange 40 , a valve closing body 56 is exchangeable, that is to say easily detachable, fastened. The valve closing body 56 is conical on the valve seat side. The valve closing body 56 is made of a temperature-resistant material, for example polyimide.

Im Mantel des Gehäuseoberteils 14 ist eine axiale Bohrung 58 vorgesehen. In dieser axialen Bohrung 58 sitzt eine Heizpatrone 60. Parallel zu der Bohrung 58 verläuft eine Bohrung 62. In der Bohrung 62 sitzt ein Temperaturfühler 64. Auf diese Weise kann das Ventilgehäuse 10 auf eine erforderliche Temperatur von beispielsweise 260°C aufgeheizt werden.An axial bore 58 is provided in the casing of the upper housing part 14 . A heating cartridge 60 is seated in this axial bore 58 . A bore 62 runs parallel to the bore 58 . A temperature sensor 64 is seated in the bore 62 . In this way, the valve housing 10 can be heated to a required temperature of, for example, 260 ° C.

Alle gasführenden Teile einschließlich des Metall­ faltenbalgs sind aus Chromstahl hergestellt.All gas-carrying parts including the metal bellows are made of chrome steel.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung ist wie folgt:The operation of the arrangement described is like follows:

Im Ruhezustand ist der Ventildurchgang offen. Das Gas strömt vom Einlaß 18 über die Kanäle 22 und 24 durch den Ventilsitz 26 in die Kammer 36 und von dort über die Bohrung 30 zum Auslaß 20. Zum Schließen des 2/2- Wegeventils wird Druckluft auf den in die Gewindebohrung 46 eingeschraubten (nicht dargestellten) Druckmittel­ anschluß gegeben. Der Metallfaltenbalg 38 dehnt sich aus und drückt den Flansch 40 mit dem Ventilschließkörper 56 nach unten in Fig. 1. Dabei wird der Führungsring 48 mit seinem äußeren Rand 50 von der Ringschulter 34 abgehoben. In the idle state, the valve passage is open. The gas flows from the inlet 18 through the channels 22 and 24 through the valve seat 26 into the chamber 36 and from there through the bore 30 to the outlet 20th To close the 2/2-way valve, compressed air is given to the pressure medium screwed into the threaded bore 46 (not shown). The metal bellows 38 expands and presses the flange 40 with the valve closing body 56 downward in FIG. 1. The outer edge 50 of the guide ring 48 is lifted off the annular shoulder 34 .

Über den Führungsring 48 wird dabei die Schraubenfeder 54 zusammengedrückt. Der Führungsring 48 bewirkt dabei zunächst eine grobe Führung des Ventilschließkörpers 56.The coil spring 54 is compressed via the guide ring 48 . The guide ring 48 initially guides the valve closing body 56 roughly.

Der Ventilschließkörper 56 dringt dann mit seiner konischen Spitze in den Ventilsitz 28 ein. Dabei zentriert sich der Ventilschließkörper an dem Ventilsitz 28. Das bewirkt eine Feinausrichtung des Ventilschließkörpers 56, so daß der Ventilschließkörper 56 schließlich in genauer Ausrichtung zu dem Ventilsitz 28 dicht auf diesem Ventilsitz aufsitzt und von dem druckluftbeaufschlagten Metallbaltenbalg 38 angedrückt wird. Der Metallfaltenbalg 38 selbst dient dabei gleichzeitig als Stellmotor und als Dichtung, welche eine Axialbewegung in den Gasraum überträgt und den Gasraum dabei zur Atmosphäre hin abdichtet.The valve closing body 56 then penetrates into the valve seat 28 with its conical tip. The valve closing body is centered on the valve seat 28 . This causes a fine alignment of the valve closing body 56 , so that the valve closing body 56 finally sits tightly on this valve seat in precise alignment with the valve seat 28 and is pressed by the compressed air-actuated metal bellows 38 . The metal bellows 38 itself serves both as a servomotor and as a seal, which transmits an axial movement into the gas space and thereby seals the gas space from the atmosphere.

Claims (9)

1. Durch Druckmittel steuerbares 2/2-Wegeventil mit einem Ventilgehäuse (10), das einen Ventilsitz (28) bildet, und einem durch ein druckmittelgesteuertes Hubglied beweglichen Ventilschließkörper (56), der mit dem Ventilsitz (28) zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß
  • (a) das Hubglied ein mit dem Ventilsitz (28) fluchtender Metallfaltenbalg (38) ist,
  • (b) der Metallfaltenbalg (38) an seinem ventilsitz­ seitigen Ende geschlossen ist und den Ventilschließkörper (56) trägt und
  • (c) der Metallfaltenbalg (38) an seinem dem Ventilsitz (28) abgewandten, offenen Ende um einen Druckmittelanschluß herum mit dem Ventilgehäuse (10) verbunden ist.
1. 2/2-way valve which can be controlled by pressure medium and has a valve housing ( 10 ) which forms a valve seat ( 28 ), and a valve closing body ( 56 ) which can be moved by a pressure medium-controlled lifting member and which cooperates with the valve seat ( 28 ), characterized in that
  • (a) the lifting member is a metal bellows ( 38 ) aligned with the valve seat ( 28 ),
  • (b) the metal bellows ( 38 ) is closed at its valve seat end and carries the valve closing body ( 56 ) and
  • (c) the metal bellows ( 38 ) is connected at its open end facing away from the valve seat ( 28 ) around a pressure medium connection to the valve housing ( 10 ).
2. 2/2-Wegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Ventilgehäuse (10) durch eine Heizvorrichtung (60) beheizbar ist.2. 2/2-way valve according to claim 1, characterized in that the valve housing ( 10 ) can be heated by a heating device ( 60 ). 3. 2/2-Wegeventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschließkörper (56) konisch ist und mit einer Spitze in den Ventilsitz (28) eintaucht. 3. 2/2-way valve according to claim 1 or 2, characterized in that the valve closing body ( 56 ) is conical and dips into the valve seat ( 28 ) with a tip. 4. 2/2-Wegeventil nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch Führungsmittel (32, 48) zur Grobführung des Ventilschließkörpers (56).4. 2/2-way valve according to claim 3, characterized by guide means ( 32 , 48 ) for rough guidance of the valve closing body ( 56 ). 5. 2/2-Wegeventil nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Führungsmittel einen Führungsring (48) enthalten, der mit dem Ventilschließkörper (56) verbunden und in dem Ventilgehäuse (10) gerad­ beweglich geführt ist.5. 2/2-way valve according to claim 4, characterized in that the guide means contain a guide ring ( 48 ) which is connected to the valve closing body ( 56 ) and in the valve housing ( 10 ) is straight movable. 6. 2/2-Wegeventil nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Ventilschließkörper (56) leicht auswechselbar angebracht ist.6. 2/2-way valve according to claim 5, characterized in that the valve closing body ( 56 ) is easily replaceable. 7. 2/2-Wegeventil nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß
  • (a) der Metallfaltenbalg (38) einen angeschweißten ventilsitzseitigen ersten Flansch (40) aufweist, an welchem der Ventilschließkörper (56) lösbar befestigt ist,
  • (b) der Metallfaltenbalg (38) auf der dem Ventilsitz (28) abgewandten Seite einen angeschweißten zweiten Flansch (42) aufweist, der eine Gewindebohrung (46) zur Verbindung mit einem Druckmittelanschluß aufweist und mit dem Ventilgehäuse (10) verschraubt ist.
7. 2/2-way valve according to claim 6, characterized in that
  • (a) the metal bellows ( 38 ) has a welded-on first flange ( 40 ) on the valve seat side, to which the valve closing body ( 56 ) is detachably fastened,
  • (b) the metal bellows ( 38 ) on the side facing away from the valve seat ( 28 ) has a welded-on second flange ( 42 ) which has a threaded bore ( 46 ) for connection to a pressure medium connection and is screwed to the valve housing ( 10 ).
8. 2/2-Wegeventil nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Ventilgehäuse (10) einen Gehäuse­ unterteil (12) mit einem Einlaß (18), einem Auslaß (20) und dem Ventilsitz (28) sowie einen Gehäuseoberteil (14) aufweist, in dem der Führungsring (48) geführt ist und der durch den zweiten Flansch (42) des Metallfaltenbalgs (38) an seinem dem Gehäuseunterteil (12) abgewandten Ende abgeschlossen ist.8. 2/2-way valve according to claim 7, characterized in that the valve housing ( 10 ) has a lower housing part ( 12 ) with an inlet ( 18 ), an outlet ( 20 ) and the valve seat ( 28 ) and an upper housing part ( 14 ) in which the guide ring ( 48 ) is guided and which is closed by the second flange ( 42 ) of the metal bellows ( 38 ) at its end facing away from the lower housing part ( 12 ). 9. 2/2-Wegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschließkörper (56) aus temperaturgeständigem Material, z.B. Polyimid, besteht.9. 2/2-way valve according to one of claims 1 to 8, characterized in that the valve closing body ( 56 ) consists of temperature-resistant material, for example polyimide.
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