DE4212945A1 - Vorrichtung zur reparatur oder umkonstruktion eines ventils - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reparatur oder Umkonstruktion eines Ventils gemäß dem Oberbegriff des An­ spruches l.

Bei der Reparatur oder Umkonstruktion von Ventilen, insbe­ sondere großen Ventilen in Kernkraftanlagen, kann ein norma­ les Verfahren darin bestehen, daß der alte Ventilsitz abge­ dreht wird, neues Ventilsitzmaterial aufgeschweißt wird und das aufgeschweißte Material durch Drehen in die gewünschte Form für den neuen Ventilsitz gebracht wird. Dies kann ent­ weder an einem herausgeschnittenen Ventil in einer Werkstatt geschehen oder vor Orte in der Rohrleitung. Dies bedeutet einen großen Arbeitsaufwand.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Reparatur oder Umkonstruktion eines Ventils der eingangs genannten Art zu entwickeln, durch welche die genannte Ar­ beit wesentlich vereinfacht wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Vorrichtung zur Repara­ tur oder Umkonstruktion eines Ventils gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, welche erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 oder des des An­ spruches 3 genannten Merkmale hat.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den wei­ teren Ansprüchen 2 und 4 genannt.

Zu der Vorrichtung gehört ein vorgefertigter ringförmiger erster Ventilsitz, der mit einem Tragring mit einer äußeren Oberfläche versehen ist. Der erste Ventilsitz ist dazu be­ stimmt, einen zweiten von dem Ventil zwecks Reparatur ent­ fernten Ventilsitz dadurch zu ersetzen, daß der Tragring in eine Ausnehmung an der Stelle des zweiten Ventilsitzes in das Ventil eingepaßt wird.

Die Vorrichtung nach der Erfindung ermöglicht eine Repara­ tur oder Umkonstruktion eines Ventils ohne die Notwendigkeit umfangreicher Schweißarbeiten vor Ort an der Rohrleitung, in welcher das Ventil angeordnet ist. Der alte zweite Ventil­ sitz wird in geeigneter Weise entfernt, und eine Ausnehmung für den neuen ersten Ventilsitz wird in der gewünschten Form gedreht. Der neue Ventilsitz in Kombination mit einem Ring aus Gedächtniseffekt-Metall wird in die Ausnehmung einge­ setzt, und der Ring aus Gedächtniseffekt-Metall wird dann in geeigneter Weise über die Übergangstemperatur des Gedächtni­ seffekt-Metall erhitzt. Der Ring aus Gedächtniseffekt-Metall wurde unterhalb der Übergangstemperatur in eine solche Ge­ stalt geformt, daß die kombinierte Vorrichtung aus dem er­ sten Ventilsitz und dem Ring aus Gedächtniseffekt-Metall ohne Schwierigkeiten in die Ausnehmung eingesetzt werden kann. Ober der Obergangstemperatur jedoch soll der Ring eine solche Gestalt haben, daß es den Ventilsitz in einer zuver­ lässigen Weise in der Ausnehmung fixiert. Dies kann bei­ spielsweise erreicht werden, indem der Ring unterhalb der Übergangstemperatur auf einen kleineren Durchmesser verformt wird als der Durchmesser, den der Ring oberhalb der Ober­ gangstemperatur hat.

Ein Gedächtniseffekt-Metall ist eine Legierung, die oberhalb einer bestimmten Temperatur, der sogenannten Obergangstempe­ ratur, in einer stabilen austenitischen Phase vorliegt und unterhalb dieser Temperatur in einer stabilen martensiti­ schen Phase vorliegt. Ein Gedächtniseffekt-Metall, dem in der austenitischen Phase eine bestimmte erste Gestalt gege­ ben wurde und welches dann in die martensitische Phase un­ terhalb der Obergangstemperatur heruntergekühlt wird und an­ schließend in eine zweite Gestalt geformt wird, hat die Fä­ higkeit, nach Erhitzung in die austenitische Phase über der Übergangstemperatur seine erste Gestalt wieder anzunehmen, d. h., sich dieser ersten Gestalt zu erinnern. Bestimmte Ge­ dächtniseffekt-Metalle haben die Eigenschaft, ihre Gestalt bei jedem Passieren der Übergangstemperatur zu ändern. Sie haben einen sogenannten Zweiwege-Gedächtniseffekt. Im vor­ liegenden Falle jedoch ist es wünschenswert, daß das Ge­ dächtniseffekt-Metall zu dem sogenannten Einweg-Typ gehört.

Das bedeutet, daß dem oben genannten Ring aus Gedächtnisef­ fekt-Metall die gewünschte endgültige Gestalt in der auste­ nitischen Phase gegeben wird. Danach wird der Ring in die martensitische Phase unterhalb der Obergangstemperatur abge­ kühlt und in eine Form gebracht, die für die Anbringung der Vorrichtung in der richtigen Lage in dem Ventil geeignet ist. Nach Erhitzung in die austenitische Phase über der Übergangstemperatur nimmt der Ring die ursprüngliche Gestalt wieder an oder versucht, dies zu tun, und verbleibt dann in dieser Gestalt, auch wenn die Temperatur wieder unter die Übergangstemperatur sinken sollte.

Anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 einen Schnitt durch einen ersten Ventilsitz, der durch einen Verriegelungsring aus Gedächtniseffekt- Metall befestigt worden ist,

Fig. 2 eine Einzelheit aus Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt durch einen ersten Ventilsitz, der durch einen Ausdehnungsring aus Gedächtniseffekt-Me­ tall befestigt worden ist,

Fig. 4 ein Keilschieberventil, dessen beiden Ventilsitze in ähnlicher Weise durch Ausdehnungsringe aus Gedächt­ niseffekt-Metall befestigt wurden,

Fig. 5 eine alternative Anordnung des Ausdehnungsringes.

In Fig. 1 bezeichnet 1 ein Ventil, welches in eine Rohrlei­ tung 2 eingeschweißt ist. In dem Ventil wurde der alte Ven­ tilsitz entfernt und eine Ausnehmung 3 für die Aufnahme der Vorrichtung gemäß der Erfindung vorgesehen. Zu der Vorrich­ tung gehört ein Tragring 4, welcher oben mit einem Teil aus gehärtetem Metall versehen ist. Dieses Teil bildet den er­ sten Ventilsitz 5, welcher den alten Ventilsitz ersetzen soll. Das gehärtete Teil kann durch Pressen von Metallpulver unter hohem Druck hergestellt worden sein (HIP-Verfahren); es bildet dann einen integralen Bestandteil des Tragringes 4. Diese Herstellung erfolgt mit großer Präzision, so daß der Ventilsitz 5 keiner anschließenden Bearbeitung bedarf.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist der Tragring 4 mit einer er­ sten Nut 6 versehen, und die Ausnehmung 3 ist mit einer ent­ sprechenden zweiten Nut 7 versehen. Ein Verriegelungsring 8 aus Gedächtniseffekt-Metall, der so geteilt sein kann, daß er geöffnet werden und über den Tragring 4 in den Nut 6 ein­ gelegt werden kann, ist in der ersten Nut 6 angeordnet. Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß der Verriegelungsring 8 vollständig geschlossen ist und dafür die Nut 6 nach unten geöffnet werden kann mittels eines Ringes 9, der mit Innen­ gewinde versehen ist. Wenn dieser Ring vom Tragring 4 abge­ schraubt ist, wird der Verriegelungsring 8 auf den Tragring 4 geschoben und dann in seiner Lage dadurch festgehalten, daß der Ring 9 wieder auf den Tragring geschraubt wird.

In Fig. 2 wurde der Verriegelungsring 8 aus Gedächtnisef­ fekt-Metall soweit über die Übergangstemperatur des Gedächt­ nisef fekt-Metalls erhitzt, daß er sich wieder in seine ur­ sprüngliche Form ausgedehnt hat und in die zweite Nut 7 ein­ getreten ist, wodurch er den ersten Ventilsitz 5 in richti­ ger Lage in dem Ventil 1 befestigt. Unterhalb der Übergangs­ temperatur wird der Verriegelungsring 8 so verformt, daß der Tragring 4 einschließlich des Verriegelungsringes 8 frei in die Ausnehmung 3 eingeführt werden kann. Um sicher zu stellen, daß eine Dichtung zwischen der Ausnehmung 3 und dem Tragring 4 erreicht wird, ist ein Dichtungsring 10 in einer zusätzlichen Nut im Tragring 4 angeordnet.

Fig. 3 zeigt eine andere mögliche Ausführungsform gemäß der Erfindung. In dieser Figur bezeichnet 11 einen äußeren Stahlring, der in gleicher Weise wie der Tragring 4 mit ei­ nem ersten Ventilsitz 5 aus gehärtetem Material versehen ist. Der Außenring 11 hat eine im wesentlichen zylindrische äußere Oberfläche, die in eine zylindrische Ausnehmung 12 paßt, die an der Stelle des alten zweiten Ventilsitzes vor­ gesehen ist. Der Außenring 11 hat eine stufenförmige innere Oberfläche 13a. Ein Ausdehnungsring 14 aus Gedächtniseffekt- Metall, der mit einer entsprechenden stufenförmigen äußeren Oberfläche 13b versehen ist, ist innerhalb des Außenringes 11 angeordnet. Dieser Ausdehnungsring 14 dient dazu, nach Anbringung der Vorrichtung in seiner richtigen Lage in der Ausnehmung 12 sich bei Erhitzung über die Übergangstempera­ tur des Gedächtniseffekt-Metalls in solchem Maße auszudeh­ nen, daß der umgebende Außenring 11 dichtend gegen die Wand der Ausnehmung 12 gepreßt wird. Durch die gestufte Form des Außenringes 11 erhält man eine schmale Dichtungslippe 15, welche von dem Ausdehnungsring 14 an der Stelle beaufschlagt wird, wo dieser am dicksten ist. Das bedeutet, daß insbeson­ dere die Dichtungslippe 15 mit großer Kraft gegen die Wand der Ausnehmung 12 gedrückt wird.

Fig. 4 zeigt ein Keilschieberventil; dessen alte Ventil­ sitze auf beiden Seiten des nicht dargestellten keilförmlgen Schieberkopfes durch neue ringförmige erste Ventilsitze 16 ersetzt worden sind, von denen jeder von einem rohrförmigen äußeren Stahlring 17 getragen wird. Ein Teil der inneren Oberfläche dieses Außenringes 17 ist derart stufenförmig ausgebildet, daß eine Dichtungslippe 18 gebildet wird. In­ nerhalb des Außenringes 17 ist ein Ausdehnungsring 19 aus Gedächtniseffekt-Metall angeordnet. Der Ausdehnungsring 19 hat eine entsprechende stufenförmige äußere Oberfläche, und die Vorrichtung funktioniert beim Erhitzen des Ausdehnungs­ rings 19 über die Übergangstemperatur des Gedächtniseffekt- Metalls in genau der gleichen Weise wie anhand von Fig. 3 beschrieben.

Fig. 5 zeigt eine alternative Anbringung des Ausdehnungs­ ringes 19 innerhalb des äußeren Ringes 11 oder 17. Hier ist die gestufte Gestalt durch eine Dichtungslippe konstanter Dicke ersetzt, die mit einer Anzahl von Dichtungsstegen 21 versehen ist. Bei Ausdehnung des Ausdehnungsrings 19 bei Er­ höhung der Temperatur über die Übergangstemperatur werden diese Streifen dichtend gegen die angrenzende Wand gepreßt.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur Reparatur oder Umkonstruktion eines Ven­ tils (1), zu welcher Vorrichtung ein vorgefertigter ringför­ miger erster Ventilsitz (5) gehört, der von einem Tragring (4) mit einer äußeren Oberfläche getragen wird, wobei der erste Ventilsitz (5) dazu bestimmt ist, einen zweiten, aus dem zu reparierenden Ventil entfernten Ventilsitz durch Ein­ setzen des Tragringes (4) in eine Ausnehmung (3) am Platze des zweiten Ventilsitzes in dem Ventil zu ersetzen, da­ durch gekennzeichnet, daß der Tragring (4) mit einem Verriegelungsring (8) aus Gedächtniseffekt-Me­ tall kombiniert ist, der die Eigenschaft hat, nach seiner Anbringung zusammen mit dem Tragring (4) in der richtigen Lage in der Ausnehmung (3) beim Erhitzen bis über die Über­ gangstemperatur des Gedächtniseffekt-Metalls den Tragring in der Ausnehmung dadurch in dieser Ausnehmung zu befestigen, daß er sich in einen Raum um den Tragring zwischen dessen äußerer Oberfläche und der inneren Oberfläche der Ausnehmung hinein ausdehnt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Tragring (4) aus Stahl be­ steht und mit einem Ventilsitz (5) aus gehärtetem Metall versehen ist, daß der Tragring an seiner äußeren Oberfläche mit einer ersten Nut (6) versehen ist, in welcher der Ver­ riegelungsring (8) aus Gedächtniseffekt-Metall angeordnet ist, daß eine entsprechende zweite Nut (7) an der inneren Oberfläche der Ausnehmung (3) vorhanden ist, die der ersten Nut (6) gegenüber liegt, wenn der Tragring in die Ausnehmung eingefügt worden ist, und daß der genannte Verriegelungsring die Fähigkeit hat, sich beim Erhitzen bis über die Übergangs­ temperatur des Gedächtniseffekt-Metalls sich durch Ausdeh­ nung in die zweite Nut (7) hinein zu erstrecken, um den er­ sten Ventilsitz in dem Ventil zu befestigen.

3. Vorrichtung zur Reparatur oder Umkonstruktion eines Ven­ tils, zu welcher Vorrichtung ein vorgefertigter ringförmiger erster Ventilsitz (5,16) gehört, der von einem Außenring (11,17) mit einer äußeren Oberfläche getragen wird, wobei der erste Ventilsitz (5,16) dazu bestimmt ist, einen zwei­ ten, aus dem zu reparierenden Ventil entfernten Ventilsitz durch Einsetzen des Außenringes (11) in eine Ausnehmung (12) am Platze des zweiten Ventilsitzes in dem Ventil zu erset­ zen, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenring (11,17) mit einem Ausdehnungsring (14,19) aus Ge­ dächtniseffekt-Metall kombiniert ist, der innerhalb des Außenringes angeordnet ist, und daß der Ausdehnungsring (14,19) die Fähigkeit hat, nach Anbringung des Außenringes in der richtigen Lage in der Ausnehmung, durch seine Ausdeh­ nung innerhalb des Außenringes bei seiner Erhitzung bis über die Übergangstemperatur des Gedächtniseffekt-Metall den Außenring in der Ausnehmung in einem solchen Maße zu befe­ stigen, daß der Außenring zumindest teilweise dichtend gegen die innere Oberfläche der Ausnehmung (12) gepreßt wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Außenring eine gestufte zy­ lindrische innere Oberfläche (13a) hat und innerhalb des Außenringes ein Ausdehnungsring (14, 19) angeordnet ist, der mit einer entsprechenden gestuften äußeren Oberfläche (13b) versehen ist.