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Die
Erfindung hat Perfektionierungen von Fluiddurchflussregelventilvorrichtungen
wie Ventilen oder Hähnen,
vorzugsweise mit ausbaubarem Sitz und schneller Instandhaltung,
in Rohrleitungen zum Gegenstand.
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Sie
ist insbesondere auf einen Hahn oder ein Regelventil gerichtet,
der (das) insbesondere in Kernkraftwerken verwendbar ist und dessen
Ausbau, speziell der des Sitzes, vorzugsweise leicht geht.
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In
Kernreaktoren vom Typ Druckwasserreaktor wird die Energie, die durch
die Spaltungsreaktion des Kernmaterials, das das Herz des Reaktors
bildet, erzeugt wird, auf einen primären Wärmeaustauscher durch Zirkulation
von Primärwasser
zwischen dem Reaktorbehälter
und dem primären
Wärmeaustauscher übertragen.
Obwohl das Brennmaterial in einer dichten Hülle des Brennelementes eingeschlossen ist,
besteht immer die Gefahr von Rissen in dieser Hülle, die zu einem Übergang
von Spaltprodukten in das Primärwasser
führen
können.
Es ist daher notwendig, dass für
alle Elemente, die den Primärkreislauf
bilden, ein ausgezeichnetes Confinement sichergestellt wird.
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Außerdem ist
bekannt, dass bei diesem Typ eines Kernkraftwerkes der gesamte Primärkreislauf in
einem Confinementbehälter
eingeschlossen ist, in welchem eine bestimmte Strahlung herrscht.
Eingriffe im Inneren dieses Confinementbehälters sind daher die Ausnahme
und ihre Dauer muss so kurz wie möglich sein, was voraussetzt,
dass der Eingriff in jede der Komponenten des Primärkreislaufs
einfach ist. Außerdem
ist es wichtig, die ungefähre
Dauer des Eingriffs vorher zu kennen.
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Schließlich ist
es unter Berücksichtigung
der Strahlung, die im Primärbehälter des
Reaktors existiert, und insbesondere aufgrund der Neutronenstrahlung, äußerst wünschenswert,
dass das Primärwasser
keine Teilchen eines Materials enthält, das in der Lage wäre, ein
radioaktives Produkt zu ergeben. Es ist somit von Bedeutung, dass
keine der Komponenten des Primärkreislaufs
mittels eines Materials hergestellt ist, das in der Lage wäre, unter
dem Einfluss der Strahlung ein radioaktives Produkt zu ergeben.
Dies ist insbesondere bei Kobalt der Fall.
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So
können
bei der Problematik, die mit den primären Kühlkreisläufen von Kernreaktoren verbunden
ist, von den Spezifikationen, die für die Hähne oder Ventile erwartet werden,
die in den verschiedenen Teilen solcher Kreisläufe einer solchen Nuklearanlage
eingebaut sind, drei Grundsätze
abgeleitet werden. Es ist vorteilhaft, dass der Wechsel des Sitzes
des Ventils oder seiner Dichtungselemente schnell und mit einfachen
Arbeitsgängen
durchgeführt
werden kann. Weiterhin ist es wünschenswert, dass
das Ventil keinen Schwachpunkt bei der Aufrechterhaltung des Confinements
des Primärkreislaufs
darstellt, mit anderen Worten ist es wichtig, dass das Ventil eine
ausgezeichnete Dichtheit, insbesondere gegenüber der Außenwelt, aufweist. Schließlich ist
es äußerst empfohlen
zu vermeiden, in dem gesamten Ventil Materialien zu verwenden, die in
der Lage wären,
unter dem Einfluss der Strahlung radioaktive Produkte zu erzeugen.
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Diese
Anforderungen werden von der Erfindung erfüllt, die Gegenstand des europäischen Patents
EP-B-0 177 397 ist und ein Ventil betrifft, das einen Absperrkörper umfasst,
der vorgesehen ist, mit einem Sitz und mit Dichtungen zusammenzuwirken. Dieses
Ventil ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ausbau des Sitzes und
der Dichtungen leicht geht, dass die Dichtheit perfekt sichergestellt
wird und dass die Verwendung von insbesondere Kobalt vermieden wird.
Dieses Ventil mit Absperrkörper,
ausbaubarem Sitz und schneller Instandhaltung umfasst eine Steuerstange,
die in der Ventilachse hin- und herbeweglich ist, Betätigungsmittel,
um die Translationsbewegung der Stange zu steuern, einen Absperrkörper, der
mit einem Ende dieser Stange fest verbunden ist, ein Gehäuse, das
mit einem Einlass- und einem Auslassdurchgang für die Flüssigkeit durchbohrt ist, die
in einen Hohlraum münden,
der von einer zylindrischen Öffnung
verlängert
wird, die in der Achse des Ventils angeordnet ist, für den Durchgang dieser
Stange, einen Käfig,
der in dem Hohlraum aufgenommen ist und in welchem sich der Absperrkörper unter
der Einwirkung der Stange bewegen kann, Dichtungselemente, die einen
Teil dieser Stange umgeben, und einen Sitz, um mit dem Absperrkörper in Schließposition
zusammenzuwirken. Dieses Ventil ist dadurch gekennzeichnet, dass
der Sitz von einem Teil gebildet wird, der sich von dem Gehäuse unterscheidet.
Eine Dichtung ist zwischen dem Gehäuse und dem lösbaren Sitz
eingelegt. Letzterer wird an seiner Stelle von einem zusammengedrückten Stapel
gehalten, der den Käfig,
die Dichtungen, einen Dichtungspacker, elastische Unterlegscheiben
und einen Dichtungspackerflansch umfasst. Kappe und Dichtungspackerflansch
sind mit dem Gehäuse durch
Zugstangen verbunden. Die Drehung der Steuerstange entgegen dem
Uhrzeigersinn erlaubt den Ausbau der Dichtungen. Der Kopf und der
Sitz des Ventils können
leicht aus dem Gehäuse
des Ventils ohne spezielles Werkzeug ausgebaut werden, was es erlaubt,
sie wieder aufzuarbeiten oder diese Teile in einer Werkshalle und
nicht auf der Baustelle zu wechseln. Entsprechend der fünften erfindungsgemäßen Ausführungsform
(5) gemäß EP-B-0 177 397 wird der lösbare Sitz
von einer zylindrischen Buchse und einem Außenbund gebildet, auf welchem
der Käfig
aufliegt, auf welchem sich Dichtungsblöcke und der Dichtungspacker
befinden. Der Absperrkörper
kann sich in dem Käfig
bewegen. Die Dichtung ist unter der Unterseite des Bundes des Sitzes
angeordnet. Ein Ring wirkt mit der zylindrischen Buchse für den Einschluss
der Dichtung zusammen, ebenfalls mit Auflage auf der Innenwand des
Ventilgehäuses.
Die zylindrische Buchse hat eine Höhe, die größer als diejenige der Dichtung
ist, und trägt das
wesentliche des Einschlusses dieser Dichtung (ein Druck von 700
bar). Dabei hat es sich gezeigt, dass bei Verwendung ein Aufbau
dieses Typs zu einer Verformung des Sitzes und infolgedessen zu
einem Dichtheitsproblem an dem Kontakt des Absperrkörpers mit
dem oberen Teil des Sitzes, nämlich
dem Bund 32, führen
kann, beispielsweise einer Verformung des kegelstumpfförmigen Teils
des Kontakt des Sitzes.
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In
diesem Zusammenhang besteht eine wesentliche erfindungsgemäße Aufgabe
in der Perfektionierung der Fluiddurchflussregelventilvorrichtungen (beispielsweise
Hähne und
Ventile) in Rohrleitungen, wobei die betrachteten Vorrichtungen
diejenigen des Standes der Technik, insbesondere gemäß EP-B-0 177
397, sind, und die gewünschten
Perfektionierungen das Ziel haben, den Verschleiß ihrer mechanischen Bauteile,
die sehr starken mechanischen Belastungen ausgesetzt sind, zu be grenzen
und sogar zu beseitigen, umso die Dichtheit über eine sehr lange Verwendungsdauer
zu gewährleisten.
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Eine
weitere wesentliche erfindungsgemäße Aufgabe besteht darin, diese
Perfektionierungen auch für
Fluiddurchflussregelungsvorrichtungen vorzuschlagen, deren Ausbau
und Wartung leichter als bei Vorrichtungen ist, die dieses Merkmal
nicht aufweisen.
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Eine
andere wesentliche erfindungsgemäße Aufgabe
besteht darin, die Durchflussregelventilvorrichtungen zu perfektionieren,
ohne die Selbstkosten der Vorrichtung zu erhöhen.
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Eine
wieder andere wesentliche erfindungsgemäße Aufgabe besteht in der Verbesserung
der Dichtheit von Durchflussregelventilvorrichtungen (vom Typ Hahn) – vorzugsweise
mit erleichtertem Ausbau und erleichterter Wartung –, unabhängig davon,
ob es sich um die Dichtheit auf beiden Seiten des Absperrkörper/Sitz-Systems in geschlossener Position
oder um die Dichtheit der Steuerstange handelt.
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Eine
noch andere wesentliche erfindungsgemäße Aufgabe besteht in der Perfektionierung
der Durchflussregelventilvorrichtungen, wobei einfache und robuste
Teile und ein einfacher und robuster Aufbau verwendet werden.
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Diese
Aufgaben werden unter anderem von der Erfindung gelöst, die
eine Fluiddurchflussregelventilvorrichtung vom Typ derjenigen betrifft,
die:
- – ein
Gehäuse,
das einen Fluideinlassdurchgang und einen Fluidauslassdurchgang
umfasst, welche mit einer in dem Gehäuse vorgesehenen Aufnahme in
Verbindung stehen, die insbesondere folgende vorzugsweise lösbaren Elemente:
• mindestens
einen hin- und herbeweglichen Öffnungs-/Schließ-Absperrkörper),
• mindestens
einen Käfig,
in welchem der Absperrkörper
während
seiner hin- und
hergehenden Bewegungen geführt
wird und welcher mit Öffnungen
für das
In-Verbindung-Bringen des Einlassdurchgangs mit dem Auslassdurchgang
in der geöffneten
Position des Absperrkörpers
versehen ist,
• mindestens
einen Sitz, der vorgesehen ist, mit dem Absperrkörper in dessen geschlossener
Position zusammenzuwirken,
• mindestens
einen Gegensitz mit Auflage auf einem Teil des Gehäuses in
der die vorzugsweise lösbaren
Elemente enthaltenden Aufnahme und
• mindestens eine Dichtung,
die zwischen dem Sitz und dem Gegensitz eingeschlossen ist, enthält, und
- – Mittel
zum Zusammendrücken
der in der Aufnahme des Gehäuses
enthaltenen vorzugsweise lösbaren
Elemente umfassen,
dadurch gekennzeichnet, dass:
– die Abdichtungsfunktion
Sitz/Gehäuse
in der geschlossenen Position des Absperrkörpers im Wesentlichen von dem
Gegensitz im Zusammenwirken mit der Dichtung übernommen und
– die Einschlussfunktion
der Dichtung im Wesentlichen von dem Gegensitz derart übernommen wird,
dass
eine Entlastung der Spannungen eintritt, die auf den Sitz ausgeübt werden,
der dann wenig und sogar nicht verformt wird, was es ihm erlaubt, sein
Zusammenwirken durch Kontakt mit dem Absperrkörper in dessen geschlossener
Position am besten auszuüben,
wodurch die Dichtheit des Verschlusses Sitz/Absperrkörper gewährleistet wird.
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Der
Verschluss der Aufnahme des Ventil- oder Hahngehäuses, die mit dem Fluideinlass-
und Fluidauslassdurchgang zusammenwirkt, resultiert aus der ringförmigen Auflage
des Absperrkörpers
auf dem Sitz unter der Wirkung der Steuerstange.
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Zur
Vervollständigung
dieses Verschlusses ist es erforderlich, dass die Dichtheit zwischen
dem Sitz und dem Gehäuse
der Vorrichtung perfekt ist. Erfindungsgemäß wird diese Dichtheit mittels
mindestens dreier Elemente hergestellt, die der Sitz, die zwischen
dem Sitz eingelegte Dichtung und der Gegensitz sind, wobei es selbstverständlich ist,
dass diese drei Elemente, vorzugsweise koaxial und übereinander
angeordnet, einer axialen Kompression unterliegen, die das Unterdrucksetzen
und den Einschluss der Dichtung erlaubt.
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Außer dieser
axialen Komprimierung, die ihm von dem Käfig übertragen wird, erträgt der Sitz ebenfalls
die komprimierende Beanspruchung des Absperrkörpers, wobei es erfindungsgemäß besonders
klug ist, den Sitz von mindestens einem Teil seiner Abdichtungsaufgabe
zu entlasten, indem diese auf den Gegensitz übertragen wird, der unter diesem Gesichtspunkt
wesentlich zum Einschluss der Dichtung beiträgt.
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Diese
vorteilhafte Verteilung der mechanischen Funktionen in der Gesamtheit
Sitz/Dichtung/Gegensitz sichert der erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung
eine große
Robustheit und eine längere Lebensdauer.
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Diese
erfindungsgemäßen technischen
Anordnungen eignen sich sowohl für
Ventilvorrichtungen mit leichtem Ausbau und leichter Wartung als auch
für nicht
leicht ausbaubare Vorrichtungen.
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Weitere
erfindungsgemäße Merkmale
und Vorteile werden anhand der folgenden Beschreibung von zwei beispielhaften
erfindungsgemäßen Ausführungsformen,
nämlich
einem Hahn und einem Ventil, näher
erläutert.
Die Beschreibung bezieht sich auf die im Anhang befindlichen Zeichnungen,
wobei:
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1 einen
vertikalen Schnitt durch ein Geradsitzventil mit Absperrkörper und
mit ausbaubarem Sitz,
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1A eine
Einzelheit eines Bereiches von 1, der auf
einen Kreis beschränkt
ist und den ursprünglichen
Aufbau der Einheit Sitz/Dichtung/Gegensitz darstellt,
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1B eine
vergrößerte Teilansicht
von 1,
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2 eine
vertikalen Schnitt durch ein Ventil mit Absperrkörper und ausbaubarem Sitz und
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3 eine
Draufsicht auf 2
zeigt.
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In
den 1, 1A und 1B ist
eine Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
gezeigt, die einem Geradsitzventil mit ausbaubarem Sitz und schneller
Wartung entspricht. Das Geradsitzventil umfasst ein metallisches
Gehäuse 1, das
beispielsweise durch Gießen
und maschinelle Bearbeitung erhalten worden ist und einen Fluideinlassdurchgang 2 und
einen Fluidauslassdurchgang 3, die beide mit einer Aufnahme 4,
die in der Achse XX' des
Geradsitzventils angeordnet ist, in Verbindung stehen.
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Letztere
umfasst außerdem
eine Einheit 5 aus (vorzugsweise lösbaren) Elementen, die in der Aufnahme 4 und
in der Achse XX' angeordnet
sind. Die (vorzugsweisen lösbaren)
Elemente dieser Einheit 5 sind Folgende:
- – ein hin-
und herbeweglicher Öffnungs-/Schließ-Absperrkörper 6,
der mit dem unteren freien Ende einer Steuerstange 7 verbunden ist,
die in der Achse XX' des
Geradsitzventils hin- und herbeweglich ist,
- – ein
röhrenförmiger Käfig 8,
der als Führung
für den
Absperrkörper 6 während seiner
hin- und hergehenden Bewegungen unter der Einwirkung der Steuerstange 7 nützlich ist,
wobei der Käfig 8 mit Öffnungen 9 versehen
ist, die mit dem Fluideinlassdurchgang 2 mit der Achse
YY' und dem Fluidauslassdurchgang 3 mit
der Achse ZZ' in Öffnungsposition
des Absperrkörpers 6 in
Verbindung stehen,
- – ein
röhrenförmiger Sitz 10,
der vorgesehen ist, mit dem Absperrkörper 6 zusammenzuwirken,
- – ein
Gegensitz 11 mit Auflage auf einem ringförmigen Absatz 12 des
Gehäuses 1,
der in dem unteren Teil der Aufnahme 4 angebracht ist,
und
- – eine
untere Dichtung 13, die zwischen dem Sitz 10 und
dem Gegensitz 11 eingeschlossen ist.
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In
dem oberen Teil, der sich im Wesentlichen über dem Gehäuse 1 befindet, umfasst
die Geradsitzventilvorrichtung gemäß den 1, 1A und 1B:
- – Betätigungsmittel 14,
um die hin- und hergehende Bewegung der Ventilstange 7 und
somit des Absperrkörpers 6 von
der Schließposition
des Geradsitzventils (in Auflage auf dem Sitz 10) bis zur angehobenen Öffnungsposition
des Absperrkörpers 6 zu
steuern,
- – Dichtungsmittel 15,
die geeignet sind, den Austritt von Fluid zwischen dem (vorzugsweise
lösbaren)
Käfig 8 und
der Aufnahme 4 zu verhindern, wobei diese Mittel vorzugsweise
aus einer oberen Ringdichtung aus beispielsweise Schaumgraphit bestehen,
- – einen
Dichtungspacker 16, der geeignet ist, den Austritt von
Fluid zwischen der Ventilstange 7 und der Aufnahme 4 zu
verhindern, wobei der Dichtungspacker einen Teil der Ventilstange 7 umgibt, und
- – axiale
Druckmittel 17, die auf die Elemente 8, 10, 13 und 11,
die in der Achse XX' der
Aufnahme 4 übereinander
angeordnet sind, sowie auf die Dichtungsmittel 15, um die
Dichtheit der Vorrichtung herzustellen, einwirken.
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So
sind in der erfindungsgemäßen Vorrichtung
in der Aufnahme 4 von oben nach unten übereinander angeordnet und
komprimiert die Ringdichtung 15, der Käfig 8, der Sitz 10,
die Dichtung 13 und der Gegensitz 11, wobei alle
diese (vorzugsweise lösbaren)
Elemente in der Einheit enthalten sind, die in dieser Beschreibung
mit der Bezugszahl 5 nummeriert sind.
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Entsprechend
einem vorteilhaften erfindungsgemäßen Merkmal ist die untere
Dichtung 13 eine Ringdichtung, die von einer Einschlusskammer aufgenommen
wird, die begrenzt wird von:
- – einer äußeren, seitlichen
ringförmigen
Aufnahme 18, die von einem Teil der Innenseite der Aufnahme 4 gebildet
wird, die insbesondere die (vorzugsweise lösbaren) Elemente der Einheit 5 enthält,
- – einer
oberen ringförmigen
Auflage 19, die von einem Teil des Sitzes 10 gebildet
wird, und
- – mindestens
zwei (im vorliegenden Fall 2) ringförmigen Auflagen 201 und 202 ,
die von einem Teil des Gegensitzes 11 gebildet werden,
nämlich
einer inneren seitlichen Auflage 202 und
einer unteren Auflage 201 , die
zusammen eine Fläche
haben, die größer als
diejenige der oberen ringförmigen
Auflage 19 ist, die von einem Teil des Sitzes 10 gebildet
wird.
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In 1A ist
der Aufbau dieser Einschlusskammer für die untere Ringdichtung 13 im
Detail gezeigt.
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Entsprechend
einem bevorzugten erfindungsgemäßen Merkmal
wird die Gesamtfläche
der zwei ringförmigen
Auflagen, der seitlichen 201 und der
unteren 202 , von einem Teil des
Gegensitzes 11 gebildet und beträgt mindestens das 1,1-, vorzugsweise
mindestens 1,5-, und besonders bevorzugt mindestens 2-Fache derjenigen
der oberen ringförmigen
Auflage 19, die von einem Teil des Sitzes 10 gebildet
wird.
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Den 1, 1A und 1B,
die ein Ausführungsbeispiel
für das
erfindungsgemäße Geradsitzventil
zeigen, ist zu entnehmen, dass der Gegensitz 11 eine zylindrische
Buchse ist, deren unteres Ende einen Außenbund 21 bildet,
der auf dem Absatz 12 des Gehäuses 1 in der Aufnahme 4 ruht,
welche die vorzugsweise lösbaren
Elemente 7, 10, 13 und 11 enthält.
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Der
Sitz 10 ist ein Ring, der auf dem oberen Ende der zylindrischen
Buchse aufliegt, die den Gegensitz 11 bildet. Dieser Ring 10 weist
vorzugsweise eine Umfangslippe 22 auf, die sich ab der
Unterseite des Rings nach unten erstreckt. Diese Lippe ist derart konstruiert,
dass sie sich in die ringförmige
Einschlusskammer einfügt,
die von der zylindrischen Buchse, die den Gegensitz 11 mit
seinen seitlichen ringförmigen
Auflagen, der äußeren 201 und der unteren 202 ,
bildet, und von der Innenseite 18 der Aufnahme 4,
die die äußere, seitliche
ringförmige
Aufnahme bildet, begrenzt wird, wobei die obere ringförmige Auflage 19 so
von der unteren Endfläche
der Umfangslippe 22 gebildet wird.
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Dazu
ist festzustellen, dass die zylindrische Buchse des Gegensitzes 11 eine
derartige Höhe
hat, dass sie die Aufgabe eines Begrenzers für das Zusammendrücken der
Dichtung 13 durch die unteren Umfangslippe 22 des
Sitzes 10 erfüllt.
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Wie
die ringförmige
Einschlusskammer, von welcher sie aufgenommen wird, weist die untere Ringdichtung 13 einen
Querschnitt mit einer im Allgemeinen rechtwinkligen oder kreisförmigen Form
auf.
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Vorteilhafterweise
hat die Ringdichtung 13 einen elastischen Charakter und/oder
eine elastische Form, wobei Graphit, vorzugsweise Schaumgraphit, als
Material für
diese Ringdichtung besonders geeignet ist.
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Vorzugsweise
ist der Sitz 10 ein Ring, der eine angefaste innere obere
Ecke 23 umfasst. Diese angefaste Fläche bildet eine ringförmige Auflage,
die vorgesehen ist, mit einer entsprechenden ringförmigen Kontaktauflage
zusammenzuwirken, die auf der Außenfläche eines kegelstumpfförmigen Teils
der Halbkugel vorgesehen ist, die das untere Ende des Absperrkörpers 6 bildet.
Das (die) Material(ien), das (die) diese Teile bilden, die diese
ringförmigen
Auflagen umfassen, wird vorzugsweise aus Materialien ausgewählt, die
härter
als rostfreier Stahl sind.
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Außer der
unteren Umfangslippe 22 umfasst der Ring, der den Sitz 10 bildet,
wie dies deutlicher 1A zu entnehmen ist, eine angefaste
innere obere Ecke 23, die vorteilhafterweise beschliffen
ist und/oder von einem anderen Material als demjenigen des Rings 10 gebildet
wird. In der Praxis ist diese angefaste Ecke 23 vorzugsweise
härter
als rostfreier Stahl und erlaubt die Dichtheit des Verschlusses
von Absperrkörper/Sitz
herzustellen. Die angefaste Seite dieser inneren oberen Ecke 23 bildet
die ringförmige Auflagefläche für eine entsprechende
ringförmige Kontaktauflagefläche, die
in einem kegelstumpfförmigen
Teil des unteren Endes des Absperrkörpers 6 vorgesehen
ist. Dieser kegelstumpfförmige
Teil bildet den Boden der Halbkugel, die das untere Ende des Absperrkörpers 6 bildet.
Außerdem
ist die ringförmige
Kontaktauflagefläche
des Absperrkörpers 6 ein Bestandteil
eines Endkontaktrings 24 des Absperrkörpers 6 (1A und 1B).
Dieser Endkontaktring 24 ist aus einem beschliffenen Material
oder einem anderen Material als demjenigen hergestellt, das den
Rest des Absperrkörpers 6 bildet,
und vom selben oder ähnlichen
Charakter wie dasjenige der inneren oberen Ecke 23 des
Sitzes 10. Im vorliegenden Fall ist auch dieses Material
vorzugsweise härter als
rostfreier Stahl.
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Die
Oberseite 25 des Ring-Sitzes 10 ist in einer diametralen
Ebene in Bezug auf XX' des Ring-Sitzes 10 angeordnet.
Diese Oberseite 25 bildet eine ringförmige Auflagefläche für das unteren
Ende 26 des Führungskäfigs 8 des
Absperrkörpers 6 (1A).
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Der
röhrenförmige Führungskäfig 8 ist
in seinem unteren Teil mit Öffnungen 9 durchbohrt.
Diese Öffnungen 9 münden in
die Aufnahme 10 und befinden sich ge genüber dem Auslassdurchgang 3 mit
der Achse ZZ'. Es
ist ein Zwischenraum zwischen dem Käfig 8 und der Innenseite
der Aufnahme 4 des Gehäuses 1 an
dem unteren Abschnitt des Käfigs 8 vorgesehen,
während
sich Letzterer im innigen Kontakt mit der Innenseite der Aufnahme 4 des
Gehäuses 1 an
dem mittleren und oberen Abschnitt des röhrenförmigen Käfigs 8 befindet. Anders
ausgedrückt
weisen der untere Abschnitt und der mittlere Abschnitt des Käfigs 8 beide
einen gleichen und konstanten Innen- und Außendurchmesser auf, während der
obere Abschnitt des Käfigs 8 eine
Erweiterung 28 mit einem Außendurchmesser bildet, der
etwas größer als
der Außendurchmesser
des mittleren und des unteren Abschnitts ist, und mit einem Innendurchmesser,
der gleich dem konstanten Innendurchmesser des Käfigs 8 ist. Die Erweiterung 28 des
Käfigs 8 umfasst
einen Absatz 29, auf welchem die obere Ringdichtung 15 ruht.
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Der
Absperrkörper 6 ist
ein im Wesentlichen volles zylindrisches Bauteil, für welches
bereits weiter oben festgestellt worden ist, dass sein unteres Ende
halbkugelförmig
ist. Dieses zylindrische Bauteil ist fest mit der Steuerstange 7 über ein
Zapfenloch 30 verbunden, das vorgesehen ist, einen Schaft 31 aufzunehmen,
der das untere Ende der Steuerstange 7 bildet. Dieser Schaft
umfasst am Ende einen Bund 32 (1B). Ein
angefaster Bund 33, der auf der Stange 7 vorgesehen
ist, bildet den Fuß des
Schaftes 31 und liegt ringförmig auf der Oberseite des
Absperrkörpers 6 auf.
Außerdem
weist der Absperrkörper 6 am
oberen Ende seiner Außenseite
ein ringförmiges Gleit-
und Kontaktband 34 mit der Innenseite des röhrenförmigen Käfigs 8 auf.
Die Aufgabe dieses Bandes 34 besteht darin, die Dichtheit
des Absperrkörpers
wie die des Kontaktrings 24 des Sitzes 6 mit dem
Gegensitz 11 sicherzustellen.
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Die
Oberseite des Bundes 33 der Stange 7 ist fest
mit dem unteren Ende des Dichtungspackers 16 verbunden,
der geeignet ist, den Austritt von Fluid zwischen der Stange 7 und
der Aufnahme 4 zu verhindern. Vorteilhafterweise umfasst
dieser Dichtungspacker 16 einen vorzugsweise aus rostfreiem Stahl
bestehenden Balg und/oder Dichtungen, die vorzugsweise aus Graphit
und besonders bevorzugt aus Schaumgraphit bestehen. Im vorliegenden
Fall ist, wie den 1 und 1B zu entnehmen,
dieser Dichtungspacker ein Balg aus rostfreiem Stahl, wobei das
obere Ende dieses Balges des Dichtungspackers 16 fest mit
einem Kragen 35 verbunden ist, der seinerseits an den Rändern des
offenen oberen Endes 36 einer röhrenförmigen Kappe 37 befestigt
ist. Durch dieses offene obere Ende 36 geht die Stange 7.
Die röhrenförmige Kappe 37 ist
im Wesentlichen auf der Außenseite
des Gehäuses 1 angeordnet
und bedeckt den Käfig 8.
Die obere Ringdichtung 15 ist zwischen der röhrenförmigen Kappe 37 und
dem Käfig 8 eingelegt.
So erlaubt es dieser Dichtungspacker/Dichtungsbalg 16,
der mit dem Kragen 35 verbunden ist, die Verbindung, die
zwischen der Innenseite des Käfigs 8 und
der Kappe 37 besteht, in Bezug auf die Aufnahme 4 einerseits
und das Äußere des
Gehäuses 1 andererseits
abzuschließen.
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Die
in XX' axialen Komprimierungsmittel
für den
Stapel oder die Übereinanderanordnung
in der Aufnahme 4 des Gehäuses 1, die folgenden
Elemente obere Dichtung 15, Käfig 8, Sitz 10,
untere Dichtung und Gegensitz 11, umfassen:
- – mindestens
zwei Backen, eine untere 38 und eine obere 39,
wobei die untere Backe 38 von wenigstens einem Teil des
oberen Bereichs des Gehäuses 1 gebildet
wird, der an die Bohrung angrenzt, die den oberen Teil der Aufnahme 4 des Gehäuses 1 bildet
und die (vorzugsweise lösbaren)
Elemente: obere Dichtung 15, Käfig 8, Sitz 10,
untere Dichtung 13 und Gegensitz 11 enthält,
- – mindestens
ein Versteifungsorgan, das zu der Steuerstange 7 koaxial
ist und in welchem diese eingebaut ist, wobei das Versteifungsorgan
vorzugsweise mindestens drei übereinander
angeordnete Versteifungselemente umfasst, nämlich:
– eine Kappe 37,
die einerseits vorzugsweise über ein
Dichtungsmittel (Ringdichtung 15) auf dem oberen Endteil
(Absatz 28) des Käfigs 8 aufliegt und
andererseits entsprechend einer vorteilhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform
mit dem oberen Ende des Dichtungspackers 16 über den Kragen 35 fest
verbunden ist,
– einen
Dichtungspacker (40) und
– ein(e) oder mehrere Ringe
und/oder Dichtungen (41–45) und
- – Zugmittel 46, 47,
die es erlauben, die Backen 38, 39 anzuziehen
und so:
– die
Versteifungselemente: Kappe 37, gegebenenfalls Dichtung 41 (hier
vorhanden), Dichtungspacker 40, Ringe und/oder Dichtungen
(41–45),
– gegebenenfalls
die obere Ringdichtung 15 (hier vorhanden) und
– die Einheit 5 aus
(vorzugsweise lösbaren)
Elementen, nämlich:
Käfig 8,
Sitz 10, Gegensitz 11 und untere Ringdichtung 13,
die zwischen den letzten zwei Bauteilen eingefügt ist, in XX zusammenzudrücken.
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Der
Dichtungspacker 40 ruht auf dem ringförmigen Umfangsrand 48 der
Kappe 37 und bedeckt diese, wobei er sich mit deren rotationssymmetrischer
Fläche über seine
Innenseite in Berührung
befindet. Die Ringdichtung 41, die zwischen dem Dichtungspacker 40 und
der Kappe 37 eingelegt ist, ist auf einem ringförmigen Absatz 49 der
Kappe 37 angeordnet. Es ist ein dynamisches Spiel 50 zwischen dem
oberen Ende der Kappe 37 und dem unteren Teil des Dichtungspressers 40,
der jene bedeckt, vorgesehen.
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Der
obere Teil des Dichtungspackers 40, der die Kappe 37 nicht
bedeckt, ist ein röhrenförmiger Teil
mit einem Durchmesser, der kleiner als derjenige des unteren röhrenförmigen Teils
ist. Es ist ein kreisförmiger
Durchgang für
die Steuerstange 7 in dem Dichtungspacker 40 in
dem Bereich vorgesehen, der den röhrenförmigen unteren Teil, der die
Kappe 37 bedeckt, von dem röhrenförmigen oberen Teil des Dichtungspackers 40 trennt.
Der Innendurchmesser des Letzteren ist etwas größer als der Durchmesser der
Steuerstange derart, dass in dem so gebildeten ringförmigen Zwischenraum
eine Übereinanderanordnung
aus einem Führungsring
42, einem (beispielsweise aus Graphit bestehenden) Dichtungsring 43 und
einem Druckring 44 für
den Dichtungsring 43 eingefügt werden kann. Diese Ringe 42, 43, 44 befinden
sich im Kontakt mit der Steuerstange 7. Der oberste Druckring 44 umfasst
einen oberen Teil in Form einer zylindrischen oberen Buchse 441 mit einem Durchmesser, der kleiner
als derjenige seines unteren Teil ist, wobei die Buchse 441 sich oberhalb des oberen Endes des
Dichtungspackers 40 erstreckt. Auf diese obere Buchse 441 sind drei elastische Unterlegscheiben 45 aufgefädelt. Aufgrund
der Dickendifferenz zwischen dem unteren Teil des Rings 44 und
dessen oberer Buchse 441 entsteht
ein Absatz, auf welchem die drei elastischen Unterlegscheiben 45 ruhen.
Dieser Absatz befindet sich etwas oberhalb der Oberseite des Dichtungspackers 40, wobei
so ein Spiel 51 zwischen den Unterlegscheiben und dieser
Oberseite (1B) angebracht worden ist.
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Die
obere Backe 39 ruht auf dem Dichtungspacker 40 über eine
ringförmige
Auflagefläche 52,
die von dem Absatz gebildet wird, der aus der Durchmesserdifferenz
zwischen dem unteren Teil und dem oberen Teil des Dichtungspackers 40 entsteht.
Die Backe 39 liegt auch auf den elastischen Unterlegscheiben 45 über ihren
ringförmigen
Bereich auf, der übersteht
und den Durchgang für
die Steuerstange 7 und die obere Buchse 441 des
Rings 44 begrenzt.
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Die
Zugmittel 46, 47 werden gebildet von mindestens
zwei Zugstangen 47. Das untere Ende jeder Zugstange 47 ist
in den oberen Teil des Gehäuses 1 geschraubt,
der die Backe 38 bildet, während das obere Endteil jeder
Zugstange 47 durch den Außenring der Backe 39 führt. Der
obere Endteil jeder Zustange 47 ist derart mit einem Außengewinde
versehen, dass er mit einer Mutter 46 verbunden werden kann,
die das Festspannen der Backen 38 und 39 und infolgedessen
das axiale Zusammendrücken
in XX' des Stapels
oder der Übereinanderanordnung der
folgenden Elemente erlaubt: Dichtungspacker 40, Dichtung 41,
Kappe 48, Dichtung 15, Käfig 8, Sitz 10,
Dichtung 13, Gegensitz 11 mit Einschluss der Dichtung 13.
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Das
Zusammendrücken
dieser Dichtung wird festgelegt, um einen Druck zu erhalten, der
größer als
derjenige des Fluids ist, gegenüber
welchem die Dichtheit der Vorrichtung sichergestellt werden soll.
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Die
Betätigung
der Steuerstange 7 wird mit einer Einheit 14 realisiert,
die ein Rad 53, das drehbar und hin- und herbeweglich mit
einer Buchse 54 verbunden ist, umfasst. Die Befestigung
wird realisiert mit einer Mutter 55, die auf das mit Außen gewinde
versehene obere Ende 56 der Buchse 54 geschraubt
ist. Dieses obere Ende 56 umfasst eine mit Innengewinde
versehene axiale Öffnung 57,
in welche das obere Ende 58 der Steuerstange 7 geschraubt
ist. Die drehbare Verbindung der Buchse 54 mit dem Rad 53 wird
von einem Befestigungskeil 59 sichergestellt, der in eine
radiale Nut der Buchse 54 und in eine Nut der Nabe 60 des
Rades 53 eingreift. Die Arretierung der Buchse 54 in
Hin- und Herbewegung wird von einer Einheit sichergestellt, die
von einem oberen Flansch 61 und von Spannmitteln 62 gebildet
wird, die mindestens einen Satz Zugstange(n) 63/Mutter(n) 64 umfassen.
Das untere Ende einer jeden Zugstange 63 ist in die Backe 39 geschraubt, während ihr
oberes Ende mit Außengewinde
versehen ist und durch eine Bohrung geht, die in dem oberen Flansch 61 vorgesehen
ist. Eine auf den mit Außengewinde
versehenem Kopf der Zugstange 63 geschraubte Mutter 64 erlaubt
das Festspannen des Flansches 61 gegenüber der Backe 39.
Weiterhin ist eine Schmierung 66 vorgesehen.
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Die
Zugstange 63 umfasst:
- – einen
oberen ringförmigen
Absatz, auf welchem der obere Flansch 61 über die
Ränder
der Durchgangsöffnung
für die
Zugstange 63 ruht, sowie
- – mindestens
einen unteren Absatz, der auf der Oberseite der Backe 39 ruht,
insbesondere auf dem Bereich dieser Backe 39, der über die
mit Innengewinde versehene Öffnung
hervorsteht, in welcher der mit Außengewinde versehene untere Teil
der Zugstange 63 eingeschraubt ist.
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Das
mit Außengewinde
versehene obere und untere Ende der Zugstange 63 hat einen
Durchmesser, der kleiner als derjenige des mittleren Teils der Zugstange 63 ist.
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Der
Teil der Steuerstange 7, der sich in der Nähe ihres
mit Außengewinde
versehenen oberen Endes 58 befindet, ist mit einem Quersteg 65 versehen,
der mit der Steuerstange 7 verbunden und mit dieser hin-
und herbeweglich ist. Eine erste Aufgabe dieses Querstegs ist eine
die Drehung der Steuerstange verhindernde Funktion. Die zweite Funktion ist
es, mit seiner Position in Bezug auf Markierungen, die an der Zugstange 62 angeordnet
sind, nämlich "O" für
das offene Ventil und "F/C" für das geschlossene
bzw. "closed" Ventil, anzuzeigen.
Dies erlaubt es, das Öffnen
und Schließen
des Ventils sichtbar zu machen. Dieser Quersteg 65 mit Öffnungs-/Schließ-Anzeige
verläuft
im Wesentlichen orthogonal zur XX'-Achse.
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Die
Funktionsweise des Ventils in den 1, 1A und 1B geht
aus der bisherigen Beschreibung deutlich hervor. In Öffnungs-
oder Schließposition,
die in den 1 und 1B gezeigt sind,
befindet sich der Absperrkörper 6 in
unterer Position im Kontakt mit dem Sitz 10 über den
Kontaktring 24 bzw. die angefaste innere obere Ecke 23.
Der ausgeübte
Druck ergibt sich aus der Umdrehung des Rades 53 im Uhrzeigersinn,
was die Umdrehung der Buchse 54 verursacht, die das Absenken
der Steuerstange 7 und somit des Absperrkörpers 6 bewirkt. Zum Öffnen des
Ventils und zum Ermöglichen
des Durchflusses der Flüssigkeit
zwischen dem Einlassdurchgang 2 und dem Auslassdurchgang 3 wird
das Rad 53 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht, was das
Anheben der Steuerstange 7 und somit des Absperrkörpers 6 bewirkt.
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Weiterhin
ist der Beschreibung des Aufbaus dieser bevorzugten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Ventils
(1, 1A und 1B) zu
entnehmen, dass sich der Ausbau des Ventilkopfes leicht durch Lösen der
Muttern 55, 64, 46 und durch Abnahme
des oberen Flansches 61, der Backe 39, der Steuerstange 7 und
der verschiedenen übereinander
angeordneten Elemente Dichtungspacker 40, Kappe 37,
Käfig 8,
Sitz 10, Dichtung 13 und Gegensitz 11 realisieren
lässt.
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In
den 2 und 3 ist eine zweite Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt,
die von einem Ventil gebildet wird, dessen Druckmittel 117 wenigstens
eine vorzugsweise lösbare
Kappe 137, die einen Deckel bildet, der fest mit dem offenen
oberen Ende des Gehäuses 101 verbunden
ist und der Aufnahme 104 entspricht, die die vorzugsweise
lösbare
Einheit 105 enthält:
Käfig 108/Sitz 110/Gegensitz 111,
wobei die Kappe 137 auf dem Käfig 108 aufliegt und
so axial in XX'-Achse
die Dichtung 113 zusammendrückt, die zwischen dem Sitz 110 und
dem Gegensitz 111 eingelegt ist.
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In
einer Abwandlung sind zwischen dem Absperrkörper 106 und der Kappe 137 elastische
Rückstellmittel
für den
Absperrkörper 106 in
Schließposition
des Ventils mit Auflage auf den Sitz 110 vorgesehen.
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Dieses
erfindungsgemäße Ventil
umfasst ein Metallgehäuse 101,
das mit einem Fluideinlassdurchgang 102 mit der Achse YY' und einem Fluidauslassdurchgang 103 mit
der Achse ZZ' versehen ist,
die über
eine Aufnahme 104 miteinander in Verbindung stehen. Diese
Aufnahme nimmt die Einheit 105 aus folgenden lösbaren Elementen
auf:
- – ein
hin- und herbeweglicher Führungskäfig 108 für den Absperrkörper 106,
- – ein
Sitz 110, der vorgesehen ist, in Schließposition des Ventils mit dem
Absperrkörper
zusammenzuwirken,
- – ein
Gegensitz 111 und
- – eine
Ringdichtung 113, die in einer Einschlusskammer angeordnet
ist, die von der zylindrischen Buchse und dem Kragen 121 des
Gegensitzes 111 einerseits und von der unteren Lippe 122 des Sitzes 110 andererseits
gebildet wird.
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Die
Elemente dieser Einheit 105 werden einem axialen Druck
in XX'-Achse über die
Kappe 137 unterworfen, die fest mit dem oberen Teil des
Gehäuses 101 verbunden
ist, der über
das obere offene Ende der Aufnahme 104 vorsteht. Die Befestigung der
Kappe 137 wird mittels mehrerer Schraube 147/Mutter 146-Systeme,
im vorliegenden Fall 6, wie in 3 gezeigt,
realisiert.
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Die
Kappe 137 liegt auf dem Käfig 108 über eine
nach unten vorstehende ringförmige
Lippe 1371 auf. Eine Ringdichtung 15 mit
rechtwinkligem Querschnitt ist zwischen dieser Ringlippe 1371 und einem Absatz des Käfigs 108 angeordnet.
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Letzterer
ist mit Öffnungen 109 durchbohrt, durch
welche der Einlassdurchgang 102, die Aufnahme 104 und
der Auslassdurchgang 103 in geöffneter, angehobener Position
des Absperrkörpers 106 in Verbindung
stehen.
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Letzterer
wird hin- und herbewglich von der Innenseite des Käfigs 108 zwischen
einer Schließposition
des Ventils, wie in 2 gezeigt, und einer Öffnungsposition
des Ventils, in welcher sich der Absperrkörper 106 in angehobener
Position, im Anschlag an die Innenseite der Kappe 137 befindet,
geführt.
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Der
Absperrkörper 106 ist
mit einem Kontaktring 124 mit dem Sitz 110 sowie
einem Gleit-/Kontaktband 134, das am oberen Ende des Absperrkörpers 106 angeordnet
ist, ausgestattet. Die Elemente 124 und 134 wirken
zusammen, um die Dichtheit der Vorrichtung zu verbessern.
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Das
Merkmal des Einschlusses der Dichtung 113 zwischen dem
Sitz 110 und dem Gegensitz 111, ein Merkmal, das
eines der wesentlichen erfindungsgemäßen Merkmale bildet, ist vollkommen
analog zu demselben Merkmal, das in Bezug auf die 1, 1A und 1C für
die erste Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
die von einem Ventil gebildet wird, beschrieben worden ist.
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Was
die Funktionsweise dieses Ventils betrifft, so ist festzustellen,
dass es sich um ein Rückschlagventil
handelt, das vorgesehen ist, das Zurückströmen des Fluids vom Auslassdurchgang
zu der Aufnahme 104 und zu dem Einlassdurchgang 102 zu verhindern.
Bei Strömung
des Fluids in der in 2 angezeigten Richtung bewirkt
der Druck, der von dem strömenden
Fluid ausgeübt
wird, das Anheben des Absperrkörpers 106,
der an die Innenseite der Kappe 137 anschlägt. Das
Ventil ist somit offen und erlaubt das Strömen des Fluids durch die Aufnahme 104 und
die Öffnungen 109 des
Käfigs 108 in
Richtung des Auslassdurchgangs 103. Im Falle einer unbeabsichtigten
Strömung
eines Fluids in umgekehrter Richtung durch den Auslassdurchgang 103 zu dem
Einlassdurchgang 102 ist der Absperrkörper 106 in einer
abgesenkten Ruheposition mit Auflage auf dem Sitz 110 angeordnet.
Das Rückstellen
in Ruheposition des Absperrkörpers 106 wird
noch mehr begünstigt,
wenn eines der elastischen Mittel (Federn) vorgesehen wird, die
zwischen dem Absperrkörper 106 und
der Innenseite der Kappe 137 angeordnet werden.
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Vorteilhafterweise
bestehen alle Bauteile, die das Ventil gemäß den 1, 1A und 1B und
das Rückschlagventil
gemäß den 2 und 3 bilden,
aus Metall, beispielsweise aus rostfreiem Stahl, der durch Schmieden
und/oder spanabhebend bearbeitet worden ist.