DE3818700C2 - Ventil für Rohrabsperrvorrichtungen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Ventil für Rohrabsperrvor­ richtungen.

Aus der deutschen Patentanmeldung 36 10 625.9 ist eine Rohrab­ sperrvorrichtung bekannt, die aus einem Hohlzylinder mit Halte­ einrichtung, einem in dem Hohlzylinder angeordneten Ventilkegel und einer zwischen Rohrwandung und Hohlzylinder angeordneten, radial verstellbaren Dichteinrichtung besteht. Dabei enthalten die Mittel zum Schließen des Ventilkegels eine Einrichtung, die beim Auftreten eines Überdruckes entgegen der Schließrichtung den Ventilkegel öffnet. Dies wird durch eine längsgefederte La­ gerung des Ventilkegels auf seiner Antriebsachse erreicht. Durch eine Drucksteigerung des Fördermediums bei geschlossenem Ventil kann somit das Ventil stetig geöffnet werden. Dabei öffnet der Ventilkegel nicht immer soweit, daß er von einer in der offenen Ventilstellung angeordneten Fangeinrichtung gefangen wird. Die Einrichtung ist unter anderem zum Öffnen des Ventils unabhängig von seinem Antrieb geeignet (Notöffnen).

Aus der US-A-2 635 629 ist ein automatisches Sicherheitsventil bekannt, welches sich automatisch schließt, wenn der Leitungsdruck aufgrund z. B. eines Leitungsbruches stark absinkt. Das Ventil weist einen Mantel­ abschnitt auf, in welchem ein Kolben gleitend angeordnet ist. Der Kolben weist ein Paar Ringnuten auf, in welchen in einer Arretierstel­ lung eine Kugel eingreift, welche gleichermaßen in einer entsprechenden Vertiefung in dem Mantelabschnitt liegt. Außerhalb des Mantelabschnit­ tes ist eine Blattfeder angeordnet, welche sich der Form der Vertiefung in dem Mantel anpaßt, so daß die Kugel in die entsprechende Nut in dem Kolben gedrückt wird. An der Stirnseite des Kolbens wirkt eine Druckfeder, gegen welche der Kolben bei Druckabfall aufgrund des dann herrschenden Druckungleichgewichtes drückt und mit seiner Oberseite in einem Sitz das Ventil abschließt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein durch das Förder­ medium öffenbares Ventil bereitzustellen, das sicher und unab­ hängig von Druckschwankungen des Fördermediums soweit öffnet, daß der Ventilkegel von der Fangeinrichtung gehalten wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Ventil für Rohrab­ sperrvorrichtungen mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst, das aus einem äußeren Ventilkörper, einem darin axial angeordneten Ventilkegel, einer an dem einen Ende des Ventilkörpers angeordneten Fangeinrichtung für die offene Ventilstellung, einer mit einer Kolbenstange versehenen Antriebseinrichtung für den Ventilkegel und eine zwischen dem Ventilkegel und dem Ventilkörper angeordneten Rasteinrichtung für die geschlossene Ventilstellung, deren Haltekräfte derart bemessen sind, daß der Ventilkegel erst ab einem vorgegebenen Mediumsdruck P_öff freigegeben wird, besteht.

Dadurch ist auf einfache Weise ein schlagartiges Öffnen des Ventils bei einer wesentlichen Verkürzung der Öffnungszeit mög­ lich. Unregelmäßigkeiten beim Druckaufbau des Fördermediums ha­ ben keinen Einfluß auf das Öffnen des Ventils. Durch die Halte­ einrichtung ist der Ventilkegel in der ZU-Stellung zusätzlich gesichert.

Eine besonders günstige Ausführung wird erzielt, wenn die Rast­ einrichtung nach Art einer Kugelraste ausgebildet ist, bei der nur wenige Bauteile erforderlich sind.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung wird die Rastein­ richtung durch angefederte Nocken, die hinter einen Falz des Ventilkegels einrasten, gebildet. Auf diese Art kann eine platzsparende Anordnung der Rasteinrichtung am Ende des Ven­ tilkegels erreicht werden.

Es ist von besonderem Vorteil, wenn die Fangeinrichtung und/oder die Rasteinrichtung eine Kraftmeßeinrichtung aufweist. Dadurch ist eine Kontrolle des ordnungsgemäßen Öffnens bzw. Schließens möglich, wobei beim normalen betriebsmäßigen Betätigen des Ven­ tils eine Überprüfung der Halte- und Fangeinrichtung möglich ist.

Der Ventilkörper kann eine Wegmeßeinrichtung für die Kolbenstange aufweisen. Damit liegt eine wesentliche Information über den An­ triebszustand des Ventils vor, die für die Betriebssicherheit von Vorteil ist.

Anhand der schematischen Zeichnungen wird die Erfindung im fol­ genden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Ventil in der Stellung "Offen",

Fig. 2 ein Ventil in der Stellung "Geschlossen",

Fig. 3 ein Ventil in der Stellung "Not-Offen",

Fig. 4 eine Detailzeichnung mit Kugelraste,

Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Halteeinrichtung.

In Fig. 1 ist ein Ventil 1 gezeigt, das in eine Rohrleitung 13 eingeführt ist. Das Ventil 1 weist Rollen 24 und Kupplungen 25 auf, so daß es mittels eines angekoppelten Transportfahrzeuges an die in der Rohrleitung gewünschte Stelle transportiert werden kann. Im weiteren besteht das Ventil im wesentlichen aus einem Ventilkörper 2, der mit Kanälen 10 versehen ist, einem Ventil­ kegel 3 und einer Dichteinrichtung 26.

Die hier gezeigte offene Stellung des Ventils 1 stellt den nor­ malen Betriebszustand für das Ventil 1 dar. Ein Fördermedium kann ungehindert durch die Kanäle 10 fließen. Eine Schließung des Ventils 1 erfolgt nur beim Vorliegen einer Störung in der Rohrleitung 13. Die darüber hinaus häufigste Betätigung des Ventils 1 erfolgt bei seiner Überprüfung, die mehrmals im Jahr durchgeführt wird. Dabei wird das Ventil 1 kurzzeitig geschlos­ sen und dann wieder geöffnet, so daß einerseits seine Funktion überprüft werden kann und andererseits der Durchfluß des För­ dermediums so wenig wie möglich behindert wird.

Der Ventilkegel 3 ist von zwei auf einer Kolbenstange 6 federnd gelagerten Gleitflanschen 5 angetrieben. Diese werden wiederum von der Kolbenstange 6, die mit einer Antriebseinrichtung 12 verbunden ist, geführt. Die Antriebseinrichtung 12 erhält über Druckleitungen 17, die mit Ventilen versehen sind, ihren hydrau­ lischen Druck aus dem Druckbehälter 15. Durch Betätigen der An­ triebseinrichtung 12 kann somit der Ventilkegel 3 hin- und her­ bewegt werden. Die Verbindung zwischen dem Ventilkegel 3 und der Kolbenstange 6 ist durch die Gleitflansche 5 federnd. An dem einen Ende weist der Ventilkörper 2 eine Fangvorrichtung 4 für den Ventilkegel auf. Diese wird durch Klinken gebildet, die in eine Ausformung des Ventilkegels 3 eingreifen können. Diese Funktion wird im weiteren näher erläutert. An dem anderen Ende ist zwischen dem Ventilkegel 3 und dem Ventilkörper 2 eine Hal­ teeinrichtung 7 angeordnet, deren Funktion in der geschlossenen Ventilstellung ersichtlich wird.

Diese Stellung ist in der Fig. 2 dargestellt. Die Halteeinrich­ tung 7 ist in diesem Beispiel nach Art einer Kugelraste ausge­ bildet, siehe hierzu auch Fig. 4. In einer Bohrung des Ventilkör­ pers 2 ist eine angefederte Kugel 19 angeordnet, die auf der Innenseite des Ventilkegels 3 geführt wird. Um in die geschlos­ sene Ventilstellung zu gelangen, muß die Kugelraste den Wider­ stand eines unsymmetrischen Falzes 21 überwinden. Dessen erste Flanke ist so flach ausgestaltet, daß ein leichtes Einrasten in die geschlossene Ventilstellung möglich ist. Hiernach befindet sich der Ventilkegel 3 eingerastet in der dargestellten "ZU"- Stellung.

Mittels eines in Richtung A anliegenden Mediumsdruckes läßt sich das Ventil 1 öffnen. Von der Plattformseite her wird hierzu in der Rohrleitung 1 der Druck dem Fördermediums stetig erhöht. Der Ventilkegel 3 verharrt zunächst aufgrund der Haltekräfte der Haltevorrichtung 7 in seiner "ZU"-Stellung. Überschreitet der Mediumsdruck eine durch die Haltekräfte der Haltevorrichtung 7 vorgegebene Grenze, so wird der Ventilkegel 3 von der Haltevor­ richtung 7 plötzlich losgelassen.

Hierfür gilt: P_öff ≈ 1,01 bis 1,05 × P_N. Dabei sind
P_öff der Mediumsdruck, bei dem das Ventil öffnet,
P_N der bei geschlossenem Ventil anliegende Betriebsdruck.

Das plötzliche Loslassen wird durch die zweite Flanke des Falzes 21 bewirkt, die steil ausgeführt ist. Gegen die Kraft der ange­ federten Flansche 5 wird der Ventilkegel 3 nun in Richtung der Fangvorrichtung 4 beschleunigt, von der er dann gefangen wird.

Die nun erreichte Stellung ist der Fig. 3 zu entnehmen. Die Kol­ benstange 6 befindet sich noch in der gleichen Stellung wie in Fig. 2 dargestellt.

Die Gleitflansche 5 sind gegen die Federwirkung zusammengedrückt.

Das Verlassen dieser Stellung ist möglich, indem die Kolben­ stange 6 durch die Kolbenzylinderanordnung 12 in ihre andere Stellung gebracht wird. Dabei werden durch einen Konus 18 auf der Kolbenstange 6 zuerst die Nocken 11 der Fangvorrichtung 4 eingezogen. Dadurch wird der Ventilkegel 3 freigegeben und gleichzeitig durch das weitere Fortbewegen der Kolbenstange 6 in die "Offen"-Stellung gebracht. Dies entspricht dem normalen Betriebszustand des Ventils 1.

In Fig. 4 ist ein Detailausschnitt eines Ventils 1 gezeigt, bei dem die Halteeinrichtung 7 vorteilhafterweise nach Art einer Ku­ gelraste ausgebildet ist. Der Aufbau dieser Einrichtung zeigt sich als sehr einfach. Die Kugelraste, die aus der Kugel 19 und der Feder 20 besteht, ist in einer Bohrung des Ventilkörpers 2 untergebracht. Dabei wird die Kugel 19 beim Betätigen des Ven­ tils 1 über eine Lauffläche 22 des Ventilkegels 3 geführt. Die Lauffläche 22 weist einen unsymmetrischen Falz 21 auf. Dieser ist so ausgestaltet, daß der Ventilkegel 3 leicht in die "ZU"- Stellung einrastet, es jedoch einen höheren Kraftaufwand erfor­ dert, die "ZU"-Stellung wieder zu verlassen. Die Haltekräfte der Halteeinrichtung 7 sind derart bemessen, daß der Ventilkegel 3 ab einem Mediumsdruck P_öff freigegeben wird. Durch dieses Fest­ halten des Ventilkegels 3 wird der zum Notöffnen erforderliche Druckaufbau des Fördermediums in der Rohrleitung 13 begünstigt. Nach Erreichen des Druckes P_öff wird durch das in der Rohrlei­ tung 13 gespeicherte Druckvolumen das schlagartige öffnen des Ventilkegels 3 bewirkt, so daß dieser die Fangeinrichtung 4 erreicht und von dieser gehaltert wird.

Dabei ist es günstig, wenn die Fangeinrichtung 4 und/oder die Halteeinrichtung 7 eine Kraftmeßeinrichtung 8 aufweist. Die Informationen der Kraft- und Wegmeßeinrichtungen werden von einer Steuereinrichtung 14 verarbeitet und an die Steuerzen­ trale des Systems weitergegeben.

Auf diese Weise kann im Betrieb festgestellt werden, ob der Ven­ tilkegel 3 sich in der gewünschten Position befindet. Zweckmäßi­ gerweise kann der Ventilkörper 3 eine Wegmeßeinrichtung 9 für die Kolbenstange 6 aufweisen. Auch diese Einrichtung ist über Steuerleitungen 16 mit der Steuereinrichtung 14 verbunden. Somit liegt eine aktuelle Information über die jeweilige Lage der Kol­ benstange 6 vor.

In der Fig. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Halteein­ richtung 7 dargestellt. In dieser vorteilhaften Ausführung wird die Halteeinrichtung 7 durch angefederte Nocken 11, die hinter einen Falz 23 des Ventilkegels einrasten, gebildet. Auf diese Weise wird eine platzsparende Anordnung der Halteeinrichtung 7 erzielt.

Der am häufigsten vorliegende betriebsmäßige Zustand des Ven­ tils 1 ist die geöffnete Stellung. Das Ventil 1 wird in der Re­ gel nur bei routinemäßigen Überprüfungen betätigt. Diese werden mehrmals im Jahr durchgeführt. Bei diesen Überprüfungen wird das Ventil 1 geschlossen und sofort wieder geöffnet. Durch diesen Vorgang werden folgende Schritte durchlaufen:
Beim Schließen des Ventils 1 wird die aktuelle Position der Kol­ benstange 6 durch die Wegmeßeinrichtung 9 erfaßt.

Die in der Halteeinrichtung 7 angeordnete Kraftmeßeinrichtung 8b erlaubt eine Kontrolle über das ordnungsgemäß geschlossene Ven­ til 1.

Durch das sofortige betriebsmäßige öffnen des Ventils 1 wird die Funktion der Halteeinrichtung 7 kontrolliert. Gleichzeitig wird auch die Gängigkeit der Gleitflansche 5 überprüft.

Danach rastet der Ventilkegel 3 in die Fangvorrichtung 4 ein. Diese Funktion wird von der Kraftmeßeinrichtung 8a erfaßt.

Beim weiteren Vorschub der Kolbenstange 6 wird die Fangvorrich­ tung 4 wieder eingezogen und der Ventilkegel 3 erreicht die "AUF"-Stellung.

Die Wiederholungsprüfungen schließen damit eine Gängigkeits­ überprüfungen der bewegten Teile und die ordnungsgemäße Funktion des Ventils ein.

Claims (5)

1. Ventil (1) für Rohrabsperrvorrichtungen bestehend aus einem äuße­ ren Ventilkörper (2), einem darin axial angeordneten Ventilkegel (3), einer an dem einen Ende des Ventilkörpers (2) angeordneten Fang­ vorrichtung (4) für die offene Ventilstellung, einer mit einer Kolben­ stange (6) versehenen Antriebseinrichtung (12) für den Ventilkegel (3), und eine zwischen dem Ventilkegel (3) und dem Ventilkörper (2) angeordnete Rasteinrichtung (7) für die geschlossene Ventilstel­ lung, deren Haltekräfte derart bemessen sind, daß der Ventilkegel (3) erst ab einem vorgegebenen Mediumsdruck P_öff freigegeben wird.

2. Ventil nach Anspruch 1, bei dem die Rasteinrichtung (7) nach Art einer Kugelraste ausgebildet ist.

3. Ventil nach Anspruch 1, bei dem die Rasteinrichtung (7) durch angefederte Nocken (11), die hinter einen Falz des Ventilkegels (3) einrasten, gebildet ist.

4. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Fangeinrichtung (4) und/oder die Rasteinrichtung (7) eine Kraftmeß­ einrichtung (8a, 8b) aufweist.

5. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Ventilkörper (2) eine Wegmeßeinrichtung (9) für die Kolbenstange (6) der Antriebseinrichtung (12) aufweist.