DE60307030T2

DE60307030T2 - Kryogenventil mit pneumatischer Betätigungsvorrichtung

Info

Publication number: DE60307030T2
Application number: DE60307030T
Authority: DE
Inventors: Franck Authelet; Michel Cramer; Damien Feger; Jean-Luc Pattyn
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 2002-12-18
Filing date: 2003-12-11
Publication date: 2007-05-10
Anticipated expiration: 2023-12-12
Also published as: FR2849144B1; US20040129906A1; KR101029356B1; DE60307030D1; EP1431638A2; NO20035639D0; JP2004197949A; KR20040054576A; ES2268301T3; EP1431638A3; EP1431638B1; FR2849144A1; CN1514154A; NO20035639L

Description

Technisches Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Ventilvorrichtungen, welche zur Steuerung des Durchflusses eines kryogenen Fluids dienen. Die Erfindung betrifft speziell die Herstellung und Inbetriebnahme von pneumatischen Betätigungsvorrichtungen, die mit einem Steuergas funktionieren, um diese Ventilvorrichtungen zu betätigen.
Stand der Technik
Die pneumatischen Betätigungsvorrichtungen, welche Steuergase, wie Luft oder komprimierten Stickstoff, verwenden, um kryogene Ventilvorrichtungen zu betätigen, sind thermisch vom Ventilkörper, der sich bei der angestrebten Temperatur befindet, entkoppelt, so daß die Betriebstemperatur dieser Betätigungsvorrichtung nahe der Umgebungstemperatur bleibt. Wenn dem Steuergas somit erlaubt wird, nahe der Umgebungstemperatur zu bleiben, ist das Risiko, daß sich Steuergas verflüssigt oder daß sich darin Kristalle bilden, beseitigt, was es ermöglicht, dieselbe Art von Betätigungsorganen wie für nichtkryogene Fluide zu verwenden.
Um die thermische Verbindung zwischen der Betätigungsvorrichtung und dem Ventilkörper in ausreichendem Maße zu reduzieren und um eine mechanische Verbindung mit dem beweglichen Teil, das den Durchfluß steuert, zu sichern, besteht die gewöhnlich gewählte Lösung darin, daß zwischen die Betätigungsvorrichtung und den Ventilkörper eine Steuerstange eingefügt wird, die von einer isolierenden Hülse umgeben ist. Diese Steuerstange muß ausreichend robust sein, um die Steuerkraft zu übertragen, wobei seine Länge relativ bedeutend ist, um einen genügend großen thermischen Widerstand aufzuweisen. Diese Länge beträgt normalerweise ca. 1 m. In Verlängerung der Steuerstange kommt die Höhe der Betätigungsvorrichtung selber dazu. Das alles führt zu einer Ventilvorrichtung, die größere Ausmaße als eine Ventilvorrichtung für nichtkryogene Fluide aufweist. Ferner kann die Beabstandung der Masse der Betätigungsvorrichtung in Bezug auf die Achse des Röhrensystems zu bedeutenden Belastungen für dieses führen, zum Beispiel dann, wenn die Ventilvorrichtung in Räumen eingesetzt wird, die von Quellen von Vibrationen, Stößen oder Beschleunigungen beeinträchtigt werden.
Andererseits ist im Fall der heutigen Systeme der Teil der Stange, welcher sich außerhalb der isolierenden Hülse befindet, dem Außenmedium ausgesetzt, so wie auch das zugehörige Dämmungssystem. Dieses bedeutet ein Risiko für die exponierten Teile und folglich für die Funktion der Ventilvorrichtung.
Um solchen Unzulänglichkeiten vorzubeugen, kann die Verwendung einer pneumatischen kryogenen Betätigungsvorrichtung, die direkt am Ventilkörper anliegt, angestrebt werden, aber diese erfordert das Zurückgreifen auf eine der beiden folgenden Lösungen, um das Risiko der Verflüssigung des Steuergases aus der Betätigungsvorrichtung zu vermeiden.
Die erste Lösung besteht in der Begrenzung des Steuerdrucks des pneumatischen Fluids auf einen Wert, der kleiner ist als der Sättigungsdruck des Steuergases bei der Temperatur des Ventilkörpers. Wenn man zum Beispiel eine Ventilvorrichtung betrachtet, die auf eine Leitung zur Zirkulation von flüssigem Erdgas (LNG) montiert ist, dessen Temperatur in der Größenordnung von 111 °K liegt, die von trockenem Stickstoff betätigt wird, dessen Sättigungsdruck bei der Temperatur von 111 °K gleich 1,55 MPa ist, muß ein Steuerdruck verwendet werden, der kleiner ist als dieser Wert, um die Verflüssigung des Stickstoffs in der Betätigungsvorrichtung zu vermeiden. Diese Begrenzung ist offensichtlich nachteilig, weil sie direkt die Dimensionierung der aktiven Flächen der Betätigungsvorrichtung beeinflußt und als Folge die Maße, die Masse und die Kosten derselben vergrößert.
Die zweite Lösung besteht in der Verwendung eines Fluids als pneumatisches Fluid, das eine Verflüssigungstemperatur hat, die weit unter der Temperatur des Ventilkörpers liegt, um die Verflüssigung des Steuergases in der Betätigungsvorrichtung zu vermeiden. Bei der Mehrzahl der kryogenen Anwendungen besteht die einzige Lösung zur Erfüllung dieser Notwendigkeit in der Verwendung von relativ teuren und manchmal auch gefährlichen Gasen, wie Helium, Wasserstoff oder Neon. Diese Lösung bleibt demnach auf jene Anwendungen beschränkt, bei denen die Anforderungen der Senkung der Masse und des Volumens Vorrang haben vor jenen zur Senkung der Kosten, wie es zum Beispiel bei Anwendungen in der Raumfahrt der Fall ist.
Wenn eine an dem Ventilkörper anliegende pneumatische Betätigungsvorrichtung verwendet wird, können ferner Probleme mit Gaslecks auftreten sowie Verluste des kryogenen Fluids, sowohl zwischen der Betätigungsvorrichtung und dem Ventilkörper als auch mit dem Umgebungsmedium. In der Tat kann es wegen der Nähe der Betätigungsvorrichtung zum Ventilkörper zum Hochsteigen des kryogenen Fluids in der Betätigungsvorrichtung kommen. Dies bewirkt einen plötzlichen Temperaturabfall in der Betätigungsvorrichtung und ein unerwünschtes Vermischen des Steuerfluids mit dem kryogenen Fluid in der Betätigungsvorrichtung. Außerdem besteht das Risiko, daß ein Teil des in der Betätigungsvorrichtung verwendeten pneumatischen Fluids in den Ventilkörper eindringen und sich mit dem kryogenen Fluid vermischen könnte. Eine solche Verunreinigung des kryogenen Fluids durch das Steuerfluid ist offensichtlich auch nicht erwünscht. Schließlich können das Fluid oder die Fluide im Fall einer Diffusion (und zwar durch Ausfließen) des Steuerfluids und/oder des kryogenen Fluids in die Vorrichtung in deren Innerem zirkulieren und nach außen gelangen, was in einigen Fällen (zum Beispiel in explosiven Medien) sehr gefährlich sein kann.
Die Druckschriften US-A-3 260 496, US-A-3 235 611 und GB-A-2 135 025 beschreiben Kryogenventilvorrichtungen, bei welchen die Betätigungsvorrichtung vom Ventilkörper entkoppelt ist.
Gegenstand und kurze Beschreibung der Erfindung
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorher genannten Unzulänglichkeiten zu beseitigen und eine Kryogenventilvorrichtung mit pneumatischer Betätigungsvorrichtung bereitzustellen, die ein kompaktes Ganzes bildet und geringe Herstellungs- und Betriebskosten erfordert.
Diese Aufgabe wird durch eine Kryogenventilvorrichtung gelöst, die einen Ventilkörper umfaßt, der eine Leitung zur Zirkulation eines kryogenen Fluids begrenzt, ein Stopfenelement, das in der Leitung angeordnet ist und mit einer Steuerstange verbunden ist, um das Stopfenelement zwischen einer Schließstellung, in der es die Leitung verschließt, und einer Öffnungsstellung, in der das kryogene Fluid frei in der Leitung fließen kann, derart zu betätigen, daß der Durchfluß des kryogenen Fluids geregelt wird, und ein pneumatisches Stellglied, umfassend eine Kammer, die zwei Hohlräume begrenzt, die einen Kolben einschließen, der mit einer Steuerstange verbunden ist, wobei die Hohlräume mit einem Steuergas versorgt werden, um den Kolben in einer beliebigen Stellung zwischen der Schließ- und Öffnungsstellung des Stopfenelements zu positionieren. Das Stellglied ist am Ventilkörper mittels einer Zwischenkammer befestigt, die unter Überdruck im Vergleich zum Umgebungsdruck steht, um die Temperatur des Stellglieds bei einer Temperatur zwischen derjenigen des Ventilkörpers und der Umgebungstemperatur zu halten und um die Gesamtheit der inneren Teile der Vorrichtung von der Umgebung zu isolieren.
Auf diese Weise ist es möglich, ein Steuergas zu verwenden, dessen Sättigungstemperatur oder kritische Temperatur gleich der oder größer ist als die Temperatur des kryogenen Fluids aus der Leitung, wobei dieses die Entkopplung zwischen dem Stellglied und dem Ventilkörper einschränkt. Genauer, aufgrund der thermischen Entkopplung, ist es wegen des Vorhandenseins einer zwischen dem Stellglied und dem Ventilkörper angeordneten Zwischenkammer möglich, die Temperatur des Stellglieds in Grenzen zu halten, die das Risiko der Verflüssigung des Gases aus dem Stellglied beseitigen. In besondere Weise, wenn die Temperatur des Steuergases oberhalb der kritischen Temperatur gehalten wird, kann der Steuerdruck des Gases auf den gewünschten Wert angehoben werden, was eine beträchtliche Verringerung der Ausmaße des Stellgliedes ermöglicht.
Die zwischen dem Stellglied und dem Ventilkörper angeordnete Zwischenkammer bildet einen Rückhalteraum und ermöglicht die Abdichtung des Ventilkörpers gegen ein Ausfließen des Steuergases und umgekehrt des Stellgliedes gegen ein Ausströmen des kryogenen Gases. Dafür weist die Kammer eine Öffnung auf, die eventuell mit einer Einrichtung zur Wiedergewinnung der Verflüchtigungen verbunden ist, die in der Nähe der Vorrichtung nach außen führt, wenn dafür kein Risiko besteht (Verschutzung, Explosion, etc.) oder zu einer Leitung, um die Verflüchtigungen bis zu einem nichtsensiblen oder geschützten Bereich zu führen. Ferner kann die Einrichtung zur Wiedergewinnung der Verflüchtigungen mit einem Meßgerät für die Durchflußmessung oder zur Analyse der chemischen Zusammensetzung des Gases verbunden sein, mit der Aufgabe, jede Betriebsstörung der Ventilvorrichtung und/oder des Stellglieds zu erfassen.
Es können außerdem zwei Öffnungen auf jeder Seite der Zwischenkammer vorgesehen sein, um ein Zirkulieren in der Kammer eines neutralen Spülfluids zu erlauben, was damit zur thermischen Entkopplung durch Konvektion beiträgt. Dadurch kann gleichermaßen ein Überdruck in der Zwischenkammer durch Verflüchtigungen vermieden werden.
Gemäß einer Besonderheit der Erfindung kann die Zwischenkammer mit einem Wärmeisolierkeil ausgestattet sein, so daß die thermische Entkopplung zwischen dem Stellglied und dem Ventilkörper verbessert wird.
Gemäß einer weiteren Besonderheit der Erfindung weist das Stellglied auf seiner Außenfläche ein dämmendes Material auf, um den Wärmeaustausch zwischen dem Stellglied und der Umgebung zu begrenzen.
Bei einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist das pneumatische Stellglied ein pneumatisches Stellglied des linearen Typs, um ein Stopfenelement in Klappenform zu betätigen, wobei der Kolben des Stellglieds eine Stange umfaßt, die mit der Steuerstange durch Kopplungsmittel verbunden ist, um eine lineare Bewegung auf die Steuerstange zu übertragen, die mit der Klappe derart verbunden ist, daß diese zwischen der Schließstellung, in der die Klappe in Kontakt mit einem Sitz ist, der in der Leitung vorgesehen ist, und der Öffnungsstellung, in der die Klappe vertikal hochgehalten und vom Sitz entfernt ist, zu bewegen.
In diesem Fall kann die Ventilvorrichtung zusätzlich einen Wärmeisolierkeil umfassen, der zwischen der Steuerstange und der Kolbenstange in der Ebene der Kopplungsmittel angeordnet ist, um den Wärmeaustausch zwischen dem Stellglied und dem Stopfenelement (in diesem Fall der Klappe) einzuschränken.
Bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist das pneumatische Stellglied vom Typ eines Drehstellglieds, um ein Stopfenelement vom Typ Drosselklappe zu betätigen, wobei der Kolben mittels einer Lenkstange mit der Steuerstange verbunden ist, um auf die Steuerstange, die mit der Drosselklappe verbunden ist, eine Drehbewegung derart zu übertragen, daß jene in eine beliebige Stellung zwischen der Schließ- und der Öffnungsstellung gebracht werden kann.
In diesem Fall kann die Ventilvorrichtung zusätzlich einen Wärmeisolierkeil, der zwischen der Steuerstange und der Lenkstange sowie zwischen der Steuerstange und der Drosselklappe angeordnet ist, aufweisen, um die Wärmeaustausche zwischen dem Stellglied und dem Stopfenelement einzuschränken.
Die thermische Abkopplung des Stopfenelements (Klappe oder Drosselklappe) ermöglicht ein Vermeiden der direkten Wärmeleitung zwischen dem Stopfenelement und dem Kolben des Stellglieds.
Ferner kann der Kolben einen ersten und einen zweiten Isolierkeil umfassen, die auf jeder Seite des Verbindungspunktes der Lenkstange mit dem Kolben angeordnet sind, um die Wärmeaustausche zwischen dem Stellglied und dem Stopfenelement zu reduzieren. Die Lenkstange kann außerdem aus einem wärmedämmenden Material angefertigt sein.
Gemäß einer Besonderheit der Erfindung umfaßt das Stellglied zusätzlich Kreisläufe zur Beförderung des Steuergases, welche Wärmeaustauscher mit dem Stellglied oder dem Ventilkörper darstellen, um den plötzlichen Druckabfall des Steuergases im Augenblick seines Eintritts in das Stellglied zu vermeiden.
Das Steuergas kann aus einer spezifischen Gasquelle kommen oder in direkter Weise vom kryogenen Fluid, das durch die Leitung zirkuliert, abgegeben werden, wie zum Beispiel im Falle einer Anlage mit flüssigem Naturgas. In diesem letzten Fall umfaßt die Kryogen-Ventilvorrichtung zusätzlich eine Entnahmeleitung für das kryogene Fluid, die sich zwischen der Leitung und einer Öffnung zur Versorgung der Kammer mit Steuergas befindet, wobei die genannte Leitung ein Verdampfungsmittel des entnommenen kryogenen Fluids und eine Rückführleitung des Steuergases, die zwischen einer Abzugsöffnung des Steuergases aus der Kammer und der Leitung angeordnet ist, umfaßt, und wobei die genannte Leitung ein Kondensierungsmittel des evakuierten Gases enthält.
Das im Stellglied verwendete Steuergas kann z. B. trockener Stickstoff oder trockene Luft sein.
Kurze Beschreibung der Figuren
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung von speziellen Ausführungsformen der Erfindung, die als nicht einschränkende Beispiele gegeben werden, mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen ersichtlich, in welchen:
1A eine Schnittansicht einer ersten Ausführungsform der Ventilvorrichtung mit pneumatischem Stellglied in Schließstellung ist,
1B eine Schnittansicht einer ersten Ausführungsform der Ventilvorrichtung mit pneumatischem Stellglied in Öffnungsstellung ist,
2 ein Schnitt einer Ausführungsvariante eines Teils der Ventilvorrichtung, die in 1A dargestellt ist, ist,
3 eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform der Ventilvorrichtung mit pneumatischem Stellglied gemäß der Erfindung ist,
4 eine vertikale Schnittansicht der Ventilvorrichtung aus 3 entsprechend der Schnittebene III ist.
Ausführliche Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung
1A zeigt eine Ventilvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, die einen Ventilkörper 1 umfaßt, gebildet aus einer Leitung 10, in der ein kryogenes Fluid zirkuliert, und aus einem Gehäuse 30, das auf der Oberseite der Leitung befestigt ist. Die Leitung 10 besteht aus einem stromabwärtigen Teil 12 und einem stromaufwärtigen Teil 13, die durch ein Stopfenelement 2 getrennt sind. Das Stopfenelement 2 ist mit einer Steuerstange 3 verbunden, die vertikal in Führungen 35 und 36 gleiten kann, um das Stopfenelement 2 zwischen einer Schließstellung, in welcher das Stopfenelement 2 auf einem Sitz 11, der in der Leitung gebildet ist, aufliegt und einer Öffnungsstellung, in welcher das Stopfenelement vertikal über dem Sitz hochsteht, zu bewegen (1B). Dieses ermöglicht es, den Durchfluß des kryogenen Fluids in der Leitung zu steuern.
Um der Stange 3 eine Steuerbewegung zu übertragen, umfaßt die Ventilvorrichtung ein pneumatisches Stellglied 4. Das pneumatische Stellglied 4 wird durch ein Gehäuse 40, das eine Kammer 41 definiert, in der sich ein Kolben 42 bewegen kann, gebildet.
Der Kolben 42 definiert eine „Abdichtungsgrenze" in der Kammer 41, um zwei Hohlräume 421 und 422 zu bilden, deren Volumen als Funktion der Position des Kolbens veränderbar ist. Um die Verschiebung des Kolbens zu steuern, besitzt die Kammer 41 auf jeder Seite zwei Öffnungen 410 und 411, um das Einführen oder das Evakuieren des Steuergases in jeden der Hohlräume der Kammer 14 zu ermöglichen. Zu diesem Zweck ist jede der Öffnungen 410, 411 zum Beispiel mit elektrisch betriebenen Ventilen verbunden, um selektiv Steuergas einzupumpen oder um den Hohlraum der betreffenden Kammer zu evakuieren. Im Detail kooperiert die Öffnung 410 mit zwei elektrisch betriebenen Ventilen 18 und 19, die an eine Leitung zur Druckversorgung mit Steuergas Pin und an eine Evakuierungsleitung des Steuergases Pout angeschlossen sind. In gleicher Weise kooperiert die Öffnung 411 mit elektrisch angetriebenen Ventilen 16 und 17, die an eine Leitung zur Druckversorgung mit Steuergas Pin und an eine Evakuierungsleitung des Steuergases Pout angeschlossen sind.
Die Steuerung der Ventilvorrichtung erfolgt durch die Betätigung der elektrisch betriebenen Ventile 16 bis 19. In der 1A wird die Ventilvorrichtung im Sinne des Schließens betätigt (Pfeil F), was bedeutet, daß das Stopfenelement 2 sich zum Sitz 11 senkt, um den Durchfluß des Fluids in der Leitung 10 zu drosseln. Diese Aktion wird durch das Öffnen der elektrisch betriebenen Ventile 18 und 17 bewirkt, wodurch mittels des elektrisch betriebenen Ventils 18 der Hohlraum 421 der Kammer 41 mit Steuergas unter Druck gespeist werden kann und mittels des elektrisch betriebenen Ventils 17 der Druck des Steuergases aus dem Hohlraum 422 evakuiert werden kann.
Um die Ventilvorrichtung im Sinne des Öffnens zu betätigen, wie in 1B dargestellt (Pfeil O), genügt es, die Befehle für Schließen und Öffnen an den elektrisch betriebenen Ventilen umzukehren. Damit werden die elektrisch betriebenen Ventile 17 und 18 geschlossen und die elektrisch betriebenen Ventile 16 und 19 geöffnet, um einerseits den Hohlraum 422 mit Steuerdruck zu speisen und andererseits den Hohlraum 421 zu leeren und die Bewegung des Kolbens 42 nach dem oberen Teil der Kammer 41 zu verursachen, um das Stopfenelement 2 vom Sitz 11 abzuheben.
Es ist anzumerken, daß jede Zwischenstellung zwischen der Schließ- und der Öffnungsstellung mit der Ventilvorrichtung durch das Einstellen des Drucks aus jedem der Hohlräume 421 und 422 mittels der elektrisch betriebenen Ventile oder mit Hilfe jedes anderen ähnlichen Mittels erzielt werden kann. Durch Steuern der elektrisch betriebenen Ventile kann der Kolben in jede beliebige Position zwischen Schließen und Öffnen gebracht werden, um den Durchfluß des Fluids zu regeln.
Der Kolben 42 besteht aus einer Stange 43, die sich vertikal durch eine Führung 45 zum Ventilkörper 1 erstreckt, im Wesentlichen entlang der Achse der Steuerstange 3 des Stopfenelements. Das freie Ende der Kolbenstange 43 ist mit dem Ende der Steuerstange 3 mittels einer Kopplungsvorrichtung 44 verbunden, die zwei Translationen und zwei Rotationen in einer zur Achse der Ventilvorrichtung senkrechten Ebene zuläßt.
Das für die Steuerung des Stellglieds verwendete pneumatische Fluid kann ein Gas sein, das von einer spezifischen Gasquelle geliefert wird, oder es kann direkt von dem Fluid, das in der Leitung der Ventilvorrichtung zirkuliert, entnommen werden, so wie es z. B. im Fall einer LNG-Anlage möglich ist. In diesem letztgenannten Fall, wie in 1A dargestellt, umfaßt die Ventilvorrichtung eine erste Abzweigungsleitung 60, die einen Teil des Fluids, das in der Leitung 10 stromauf der Ventilvorrichtung zirkuliert, übernimmt. Der Befehl zur Übernahme wird von einem elektrisch betriebenen Ventil 61 gegeben. Da das Fluid in flüssiger Form vorliegt, strömt der Teil des abgezweigten Fluids durch einen Verdampfer 62, um die Flüssigkeit in Gas umzuwandeln, bevor sie mittels der elektrisch betriebenen Ventile 16 oder 18 in die Kammer 41 eingeführt wird (Pin). Der Druck des Fluids steigt durch Verdampfen und dieses kann als Steuergas dienen. Umgekehrt wird auf der anderen Seite (Pout) das Gas, welches evakuiert werden muß, in die Leitung 10 durch eine zweite Abzweigungsleitung 63 stromabwärts der Ventilvorrichtung wieder eingeführt. Sein Durchfluß wird mittels eines elektrisch betriebenen Ventils 64 gesteuert, wobei stromaufwärts von diesem ein Kondensor 65 angeordnet ist, um das Gas vor der Wiedereinführung in eine Flüssigkeit umzuwandeln. Als Beispiel: für ein LNG-Fluid, das in der Leitung 10 bei einer Temperatur von 111 °K und bei einem maximalen Druck von 10 bar strömt, kann dem Stellglied, das bei einer höheren Temperatur als die kritische Temperatur des Methans gehalten wird, ein Steuergas geliefert werden, das eine Druckkapazität von 80 bar nach dem Verdampfen aufweist.
Um eine Kryogenventilvorrichtung mit kompaktem pneumatischem Stellglied herzustellen, müssen nicht nur der Wärmeaustausch zwischen dem Stellglied und dem Ventilkörper steuerbar sein, sondern auch die Isolation der Fluide aus dem Inneren der Ventilvorrichtung sowie die Isolation der Vorrichtung gegenüber den externen Eingängen. Wenn die Temperatur des Stellglieds auf einen Wert unterhalb der Sättigungstemperatur (für einen gegebenen Druck) oder der kritischen Temperatur des verwendeten Steuergases sinkt, besteht das Risiko einer Kondensierung und Verflüssigung des Gases aus dem Stellglied, was die Funktion beeinträchtigen würde. Andererseits muß jeder Verflüchtigung des Steuergases aus dem Stellglied in den Ventilkörper vorgebeugt werden und umgekehrt jeder Verflüchtigung des kryogenen Fluids in das Stellglied. In diesem letzten Fall würde das Hochsteigen des kryogenen Fluids in das Stellglied einen plötzlichen Temperaturabfall des Steuergases bewirken.
Zu diesem Zweck umfaßt die Ventilvorrichtung gemäß der Erfindung eine Zwischenkammer 51, die aus einem Gehäuse 50 gebildet ist. Die 1A und 1B zeigen eine Ventilvorrichtung, die eine solche Kammer umfaßt. Die Kammer 51 ist zwischen das Gehäuse 40 und das Gehäuse 30 des Ventilkörpers eingefügt, so daß sie diese beiden Elemente thermisch entkoppelt. Somit verbleibt das Stellglied wegen der Wärmeaustausche zwischen dem Stellglied und der Umgebung bei einer Temperatur, die zwischen der des Ventilkörpers und der Umgebungstemperatur liegt, wobei diese Temperatur oberhalb der Sättigungstemperatur oder der kritischen Temperatur des Gases liegt, das für die Steuerung des Stellgliedes verwendet wird.
Die Kammer 51 wird unter Überdruck entweder aufgrund der Verflüchtigungen von Steuergas und/oder von kryogenem Fluid gehalten oder mittels einer äußeren Versorgungseinrichtung (die nicht dargestellt ist), die mit der Kammer verbunden ist.
Zwischen der Kammer 51 und dem Gehäuse 30 des Ventilkörpers kann eine erste Abdichtungsbarriere 37 angeordnet werden, während zwischen der Kammer 51 und dem Gehäuse 40 der Kolbenkammer 41 eine zweite Abdichtungsbarriere 48 vorgesehen werden kann.
Die Kammer 51 umfaßt eine Öffnung 52, welche eventuell mit einer Einrichtung zur Aufnahme der Verflüchtigungen 53 verbunden ist, wie zum Beispiel eine Entlüftungsöffnung mit Rückhaltventil, die eine Korrektur der Abnahme des Überdrucks in der Kammer erlaubt. Überhöhte Überdrücke im Fall von Verflüchtigungen können somit vermieden werden. Wenn das Außenmedium dagegen unempfindlich ist oder wenn es keine Gefahr bezüglich der Verflüchtigungen von Steuergas und/oder kryogenem Gas gibt (z. B. Verschmutzung oder Explosionsgefahr), kann die Öffnung 52 oder die Einrichtung zur Aufnahme der Verflüchtigungen 53 in der Nähe der Ventilvorrichtung nach außen münden. Im anderen Fall ist die Öffnung oder die Einrichtung zur Aufnahme der Verflüchtigungen mit einer Leitung verbunden, welche die Verflüchtigungen in einen unempfindlichen oder ungefährlichen Bereich bringt. Ferner kann an der Einrichtung zur Aufnahme der Verflüchtigungen ein Meßgerät für die Durchflußmessung oder die Analyse der chemischen Zusammensetzung des Gases angebracht werden, um eine eventuelle Betriebsstörung der Ventilvorrichtung oder des Stellglieds oder beider zu erfassen.
Somit ist das Fluid, welches im Stellglied zirkuliert, mittels der Zwischenkammer, die zwischen dem Ventilkörper und dem Stellglied angeordnet ist, von dem Fluid, welches in der Ventilvorrichtung zirkuliert, isoliert, wobei die Verflüchtigungen nach außen geleitet werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Zwischenkammer, die in 2 abgebildet ist, kann diese mit zwei Öffnungen 54 und 55 versehen sein. Bei einer solchen Ausführung ist es dann möglich, die Kammer mit einem neutralen Fluid zu durchspülen, das einen leichten Überdruck und die Umgebungstemperatur aufweist. Dies erlaubt nicht nur, ein Vermischen der Fluide, die im Stellglied bzw. in der Ventilvorrichtung zirkulieren, zu verhindern, sondern auch die Anwendung des Durchspülens mit dem neutralen Fluids zum Zweck der Erzeugung einer erzwungenen Konvektion zwischen der Ventilvorrichtung und dem Stellglied, wodurch die thermische Entkopplung zwischen diesen verbessert wird.
Die Zwischenkammer 51 kann zusätzlich einen Wärmeisolierkeil 5 enthalten. Der Wärmeisolierkeil 5 ermöglicht die Verbesserung der thermischen Entkopplung zwischen dem Stellglied und dem Ventilkörper. Die Dicke und das Material des Keils werden als Funktion der erwünschten thermischen Entkopplung, ausgehend von den Anwendungsbedingungen (der Temperatur des kryogenen Fluids, der kritischen oder der Sättigungstemperatur des Steuergases, der thermischen Strömungen, etc.) bestimmt.
Gleichermaßen kann zwischen der Steuerstange 3 und der Kolbenstange 43 in der Ebene der Kopplungsvorrichtung 44 ein zusätzlicher Wärmeisolierkeil 7 angeordnet werden.
Nach Bedarf kann die Außenfläche des Stellglieds mit einer Einrichtung 6 wie Kühlrippen, Kühler oder anderen ähnlichen Einrichtungen abgedeckt werden, um den Wärmeaustausch zwischen dem Stellglied und der Umgebung zu verstärken, oder das Stellglied kann mit einer isolierenden Schicht 8 bedeckt werden, um den Wärmeaustausch zum Stellglied einzuschränken und das Auftreten von Reif/Eis zu verhindern.
Auf diese Weise ist es aufgrund der thermischen Entkopplung zwischen dem Ventilkörper und dem Stellglied möglich, die Länge der Steuerstange zwischen dem Stopfenelement und dem Stellglied deutlich zu verkürzen, weil dieses bei einer Dicke gleich jener der nah gelegenen Zwischenkammer, an den Ventilkörper angelegt werden kann.
Die thermische Entkopplung ermöglicht es außerdem, den Wärmeaustausch zwischen dem Stellglied und der Umgebung einerseits und zwischen dem Stellglied und dem Ventilkörper andererseits dazu zu verwenden, die Temperatur des Stellglieds innerhalb eines bestimmten Intervalls zu halten. Das Temperaturintervall des Stellglieds kann wenn nötig als Funktion der Höhe der Zwischenkammer und/oder fallweise der Effizienz des Keils 5 und des zusätzlichen Keils 7 eingestellt werden. Schließlich kann auch die Effizienz der Einrichtung 6 oder der Isolierschicht 8, die die Wärmeaustausche zwischen dem Stellglied und der Umgebung verstärken oder begrenzen, zum Einstellen des Temperaturintervalls des Stellglieds beitragen.
Als nicht einschränkendes Beispiel wird eine Kryogen-Ventilvorrichtung beschrieben, die an einem Kreislauf eines Fluids von verflüssigtem Erdgas (LNG) angebracht ist, dessen Temperatur etwa 111 °K beträgt und die mit trockenem Stickstoff gesteuert werden soll. Wenn die Temperatur des Stellglieds nahe derjenigen des Ventilkörpers ist, muß der Steuerdruck auf 1,5 Mpa begrenzt werden, um das Verflüssigen des Stickstoffs zu vermeiden.
Wenn man dagegen über die Zwischenkammer 51 verfügt, ist es möglich, die Temperatur des Stellglieds oberhalb der kritischen Temperatur des Stickstoffs, und zwar 126 °C, zu halten. Folglich kann die Verflüssigung des Stickstoffs bei jedem Steuerdruck vermieden werden. Die Ausmaße und die Masse des Ensembles Ventilvorrichtung/Stellglied können beträchtlich gesenkt werden im Vergleich zu den vorigen technischen Lösungen, bei welchen das Stellglied gesondert von der Ventilvorrichtung ist. In dieser Weise kann gemäß der vorliegenden Erfindung das Stellglied kryogen sein, das heißt, es kann direkt an die Ventilvorrichtung mit der Kammer 51 angelegt werden, was es ermöglicht, die Länge der Steuerstange des Stopfenelements deutlich zu verkürzen. Ferner kann das Stellglied durch Verwenden eines hohen Steuerdrucks kompakt gestaltet werden, da dieser nicht mehr wegen des Risikos der Verflüssigung des Steuergases begrenzt ist.
Die 3 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung, hier bei einer Ventilvorrichtung vom Typ Ventilvorrichtung mit Drehstellglied, ähnlich einer Drosselklappe, angewendet, die einen Ventilkörper 101 umfaßt, der einen Teil der Leitung 110, der an einen Kreislauf zur Zirkulation des kryogenen Fluids angeschlossen wird, definiert. Ein Stopfenelement oder eine Drosselklappe 102 ist im Teil 110 der Leitung angeordnet. Die Drosselklappe 102 ist in ihren Dimensionen dem inneren Durchmesser der Leitung 110 angepaßt, um diese in ihrer Schließstellung zu verschließen. Der Durchfluß des Fluids in der Leitung 110 wird durch den Öffnungsgrad der Drosselklappe 102 gesteuert.
Um die Drosselklappe 102 zwischen ihrer Schließ- und ihrer Öffnungsstellung zu bewegen, ist diese mit einer Steuerstange 103 verbunden, welche ihr eine Drehbewegung mitteilt, so daß sie damit die Drehachse der Drosselklappe bildet.
Um der Steuerstange eine Drehbewegung zwecks Steuerung der Drosselklappe 102 zu übertragen, ist ein pneumatisches Stellglied 104 am Ventilkörper 101 angebracht. Das Stellglied 104 ist aus einem zylindrischen Körper 109 gebildet, der eine Kammer 141 definiert, in der sich ein Kolben 142 bewegt.
Wie aus 4 ersichtlich, trennt der Kolben 142 zwei Hohlräume 1421 und 1422 in der Kammer 141 ab, deren Volumen als Funktion der Stellung des Kolbens veränderbar ist. In derselben Weise wie bei der vorhin beschriebenen Ventilvorrichtung wird die Bewegung des Kolbens 142 durch die Aufnahme/Abgabe von Steuergasdruck in den Hohlräumen 1421 und 1422 gesteuert. Dafür ist die Kammer 141 mit zwei Öffnungen 1410 und 1411 ausgebildet, die sich auf jeder Seite der Kammer befinden, um das Einführen und Evakuieren des Steuergases in jeden der Hohlräume der Kammer 141 zu ermöglichen. Jede der Öffnungen 1410 bzw. 1411 ist mit zwei elektrisch betriebenen Ventilen 118 und 119 bzw. 116 und 117 verbunden, um in selektiver Weise eine Verbindung des betreffenden Teils der Kammer mit einer Versorgungsleitung für Steuergasdruck Pin oder einer Leitung zur Evakuierung des Steuergases Pout herzustellen
Die Steuerung der Ventilvorrichtung erfolgt folglich durch Betätigen der elektrisch betriebenen Ventile 116 bis 119, was es ermöglicht, den Öffnungswinkel der Drosselklappe aus der Leitung zur Regelung des Durchflusses des Fluids zu bestimmen. Auf jeder Seite des mittleren Teils des Stellglieds wurden Dichtungen 111 und 112 zwischen dem Kolben und der Innenwand des Körpers 109 vorgesehen, um ein Verflüchtigen zwischen den Hohlräumen 1421 und 1422 zu vermeiden.
Das zur Steuerung des Stellglieds verwendete pneumatische Fluid kann ein Gas sein, das von einer spezifischen Gasquelle geliefert wird, oder es kann dem Fluid, das in der Leitung der Ventilvorrichtung zirkuliert, direkt entnommen werden, so wie es zum Beispiel in einer LNG-Anlage möglich ist. In diesem letzt genannten Fall kann das System zur Aufnahme und Wiedereinführung des Fluids (Verdampfer, Kondensor, elektrisch betriebene Ventile) in die Leitung, beschrieben in Bezug auf die Ventilvorrichtung aus der 1A, in derselben Weise betätigt werden wie die hier beschriebene Ventilvorrichtung.
Die Bewegung des Kolbens 142 wird der Steuerstange 103 der Drosselklappe 102 mittels einer Pleuelstange 103A übertragen, die eine Umwandlung der Translationsbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Steuerstange ermöglicht. Zu diesem Zweck kann das Ende der Pleuelstange 103A mit einem Element 115 versehen sein, das sich im Lager 120 drehen kann, um der Bewegung des Kolbens zu folgen und von dem anderen Ende eine Drehbewegung an die Steuerstange zu übertragen.
Um das Stellglied 104 thermisch vom Ventilkörper 101 zu entkoppeln, ist eine Zwischenkammer 151, die aus einem Gehäuse 150 gebildet ist, in der Ebene der Kontaktstelle des Stellglieds mit der Ventilvorrichtung eingefügt (3), so wie für die Ventilvorrichtung aus den 1A, 1B und 2. Folglich kann die Temperatur des Stellglieds aufgrund des Wärmeaustausches zwischen dem Stellglied und der Umgebung auf einem Wert gehalten werden, der zwischen der Temperatur des Ventilkörpers und der Umgebungstemperatur liegt. Die Kammer 151 wird unter Überdruck gehalten, wie oben erklärt wurde. Sie kann außerdem gleichermaßen eine Öffnung aufweisen und eventuell eine Einrichtung zur Aufnahme der Verflüchtigungen, die mit einer Förderleitung verbunden ist oder nicht. In alternativer Weise kann die Kammer 151 ebenfalls von einem neutralen Fluid durchspült werden, so angetrieben wie oben beschrieben, das zusätzlich eine erzwungene Konvektion zwischen dem Stellglied und der Ventilvorrichtung erzeugt.
Der Wärmeaustausch zwischen dem Stellglied und der Umgebung kann in der Ebene der Kammer 151 noch durch das Einfügen eines Keils 105 aus wärmedämmendem Material begrenzt werden.
Durch Vergrößern der Dicke des Isolierkeils um einige Millimeter, was von den Ausmaßen her vertretbar wäre, ist es möglich, die Temperatur des Stellglieds auf Werte zu erhöhen, die eine Auswahl der Materialien für die Dichtungen 111 und 112 zwischen dem Kolben 142 und der Kammer 141 erleichtern. Die Dicke des Keils ermöglicht es gleichermaßen, die thermische Kopplung zwischen dem Stellglied und dem Ventilkörper zu verbessern, wodurch die thermischen Einflüsse, die vom Stellglied zum Ventilkörper verlaufen, reduziert werden.
Wenn es erforderlich ist, kann die Wirkung des Isolierkeils 105 zwischen dem Stellglied und dem Ventilkörper noch verbessert werden durch Einfügen von noch einem oder mehreren Isolierkeilen, wie etwa einem Isolierkeil 106, der in der Ebene der Kontaktstelle zwischen das Stellglied und den Ventilkörper eingefügt wird, einem Isolierkeil 107A, der zwischen die Steuerstange 103 und die Drosselklappe 102 eingefügt wird und/oder einem Isolierkeil 107B, der zwischen die Pleuelstange 103A und die Steuerstange 103 eingefügt wird, um den Wärmeaustausch zwischen dem Stellglied und der Drosselklappe 102 zu reduzieren.
Der Wärmeaustausch zwischen dem Stellglied und der Umgebung kann ebenfalls durch Aufbringen eines dämmenden Materials 108 auf die Außenfläche des Stellglieds begrenzt werden. In alternativer Weise kann, so wie für das Stellglied 4 der ersten Ausführungsform, die in 1A dargestellt ist, eine Einrichtung, wie etwa ein Kühler oder Kühlrippen, auf dem Stellglied vorgesehen werden, um die thermischen Eingänge auf dieses zu vergrößern.
So wie es in den 3 und 4 dargestellt ist, kann der Kolben 142 mit Isolierkeilen 122 ausgestattet sein, die auf jeder Seite der mechanischen Verbindung des Kolbens mit der Pleuelstange 103A angeordnet sind.
Wenn es erforderlich ist, kann die Pleuelstange 103A aus einem wärmedämmenden Material gefertigt werden.
Ferner ist es möglich, das Gas durch einen Wärmeaustauscher, der im Kontakt mit dem Stellglied oder mit dem Ventilkörper ist, zu führen, wenn man die Temperatur des eingeführten Gases auf die Temperatur des Stellglieds bringen möchte. In 3 sind zwei Wärmeaustauscher 123 und 124 vom Typ Kühlschlange um den Körper des Stellglieds 104 angeordnet, damit das Steuergas sich progressiv vor dem Eintritt in das Stellglied abkühlt.
Die Wärmeaustauscher ermöglichen es, den plötzlichen Druckabfall des Steuergases aufgrund der Temperaturabnahme beim Einführen des Steuergases in die Kammer zu vermeiden. Sie können ebenfalls mit dem Stellglied 4 der Ventilvorrichtung aus den 1A und 1B verwendet werden.
Auf diese Weise ermöglicht die vorliegende Erfindung die Verwendung eines Gases, wie etwa trockener Stickstoff oder trockene Luft, zur pneumatischen Steuerung der Ventilvorrichtungen, die bei kryogenen Temperaturen funktionieren, und das, ohne daß es erforderlich wäre, das Stellglied vom Ventilkörper abzusondern. Diese Lösung ist insbesondere bei jener Art von Anlagen vorteilhaft, bei welchen diese Art Gase schon verfügbar ist, wie es bei der Mehrzahl der Anlagen zum Transfer, zur Speicherung oder zur Verflüssigung der Gase der Fall ist, bei denen trockener Stickstoff verwendet wird, um das Reinigen oder Neutralisieren der Anlagen durchzuführen.
Wenn man zum Beispiel eine Anlage für flüssiges Erdgas (LNG) betrachtet, beträgt die normale Siedetemperatur dieses Gases 111 °K. Beim Stickstoff entspricht diese Temperatur einem Sättigungsdruck von 1,55 MPa, dem Grenzdruck des Steuergases, bei dem dessen Verflüssigung im Stellglied beginnt, wenn dieses in direktem thermischem Kontakt mit dem Ventilkörper bei der Temperatur des LNG steht. Dieser Grenzdruck hat einen direkten Einfluß auf die Gestaltung des Stellglieds, welches dann ausreichende pneumatische Flächen bieten muß, um den zur Betätigung des Stopfenelements der Ventilvorrichtung nötigen Aufwand zu liefern, was beträchtliche Ausmaße des Stellglieds zur Folge hätte.
Wenn dagegen gemäß der vorliegenden Erfindung das Stellglied oberhalb einer Temperatur von 126,2 °K, welches die kritische Temperatur des Stickstoffs ist, gehalten wird, besteht kein Risiko der Kondensierung des Steuer-Stickstoffs im Stellglied mehr, da dieser sich bei jedem verwendeten Steuerdruck in einem überkritischen Zustand befindet. Dies ermöglicht es, den Steuerdruck auf viel größere Werte als den Grenzdruck anzuheben, wenn das Stellglied in direktem thermischem Kontakt mit dem Ventilkörper ist. Folglich ist es möglich, die Masse und die Ausmaße des Stellglieds deutlich zu verringern, wobei dieselbe Kraft auf das Stopfenelement der Ventilvorrichtung ausgeübt wird.
Ein weiterer Aspekt der Ventilvorrichtung gemäß der vorher beschriebenen Erfindung besteht darin, daß alle Elemente der Vorrichtung, und zwar der Ventilkörper, das Stellglied, und ggf. die Zwischenkammer, in Gehäusen eingeschlossen sind, wobei sie gegenüber der Umgebung ein abgedichtetes Ganzes bilden. Diese Abdichtung zwischen der Vorrichtung und der Umgebung verhindert das Austreten von Fluiden aus der Vorrichtung. Im Fall einer Anlage mit explosiven oder brennbaren Gasen, wie zum Beispiel mit Erdgas, kann die Ventilvorrichtung gemäß der Erfindung in die Nähe von anderen Anlagen ohne Entzündungsrisiko gebracht werden. Andererseits kann aufgrund dieser inneren/äußeren Abdichtung der Ventilvorrichtung diese ohne Risiko für die Funktion der Vorrichtung in korrosive oder ähnliche Medien gebracht oder getaucht werden. Zusätzlich ist die Abdichtung statisch, was die Zuverlässigkeit der Vorrichtung im Vergleich zu den Systemen mit dynamischer Abdichtung stark verbessert.
Neben der Anwendung bei LNG-Gas kann die Erfindung für andere kryogene Fluide, wie Stickstoff oder Sauerstoff, angewandt werden.

Claims

Kryogenventilvorrichtung, umfassend einen Ventilkörper (1), der eine Leitung (10) zur Zirkulation eines kryogenen Fluids begrenzt, ein Stopfenelement (2), das in der Leitung angeordnet ist und der mit einer Steuerstange (3) verbunden ist, um das Stopfenelement zwischen einer Schließstellung, in der es die Leitung (10) verschließt und einer Öffnungsstellung, in der das kryogene Fluid frei in der Leitung fließen kann, derart zu betätigen, daß der Durchsatz des kryogenen Fluids geregelt wird, ein pneumatisches Stellglied (4), umfassend eine Kammer (41), die zwei Hohlräume (421, 422) begrenzt, die einen Kolben (42) einschließen, der mit der Steuerstange (3) verbunden ist, wobei die Hohlräume mit einem Steuergas versorgt werden, um den Kolben in einer beliebigen Stellung zwischen der Schließ- und Öffnungsstellung des Stopfenelements zu stellen und eine Zwischenkammer (51), die zwischen dem Stellglied (4) und dem Ventilkörper (1) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenkammer unter Überdruck im Vergleich zu dem Umgebungsdruck steht und daß sie eine Öffnung (52) derart umfaßt, daß das Stellglied des Ventilkörpers thermisch entkoppelt ist und die Gesamtheit der inneren Teile der Vorrichtung von der Umgebung isoliert ist.
Ventilvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenkammer (51) einen Wärmeisolierkeil (5) umfaßt.
Ventilvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerstange (3) ferner einen Wärmeisolierkeil (7) umfaßt, um das Stopfenelement thermisch von dem Kolben zu entkoppeln.
Ventilvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied, die Zwischenkammer und der Ventilkörper jeweils ein Gehäuse (40; 50; 30) umfassen, wobei die Gehäuse miteinander in dicht verbunden sind, um das Steuergas und das kryogene Fluid innerhalb der Vorrichtung einzuschließen.
Ventilvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (52) der Zwischenkammer (51) mit einer Vorrichtung zur Wiedergewinnung von Verflüchtigungen (53) verbunden ist.
Ventilvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Wiedergewinnung von Verflüchtigungen mit einem Meßgerät zur Detektierung einer Betriebsstörung des Ventils oder des Stellglieds verbunden ist.
Ventilvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenkammer eine zweite Öffnung (55) umfaßt, um ein Spülfluid in der Kammer zirkulieren zu lassen.
Ventilvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied Mittel (6) auf seiner Außenfläche umfaßt, um die Anzahl der Wärmeeintritte in es zu erhöhen.
Ventilvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied ein dämmendes Material auf seiner Außenfläche umfaßt, um die Wärmeaustausche zwischen der Stellglied und der Außenumgebung zu beschränken.
Ventilvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das pneumatische Stellglied ein pneumatisches Stellglied linearen Typs ist, um ein Stopfenelement (2) in Klappenform zu betätigen, wobei der Kolben (42) des Stellglieds eine Stange (43) umfaßt, die mit der Steuerstange (3) durch Kopplungsmittel (44) verbunden ist, um eine lineare Bewegung zu übertragen auf die Steuerstange, die mit der Klappe verbunden ist, letztere von der Schließstellung, in der die Klappe in Kontakt mit einem Sitz (11) ist, die in der Leitung (10) behaust ist und der Öffnungsstellung, in der die Klappe vertikal hochgehalten und entfernt vom Sitz ist, zu bewegen.
Ventilvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das pneumatische Stellglied (104) vom Typ eines Drehstellglieds ist, um einen Drehstopfenelement (102) vom Drosselklappentyp zu betätigen, wobei der Kolben (142) mit der Steuerstange (103) mit Hilfe einer Lenkstange (103A) verbunden ist, um auf die Steuerstange, die mit der Drosselklappe verbunden ist, eine Drehungsbewegung derart zu übertragen, daß jene in eine beliebige Stellung zwischen den Schließ- und Öffnungsstellungen gestellt wird.
Ventilvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner einen Isolierkeil (107B) umfaßt, der zwischen der Steuerstange (103) und der Lenkstange (103A) eingefügt ist, um die Wärmeaustausche zwischen dem Stellglied und dem Drehstopfenelement (102) zu reduzieren.
Ventilvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner eine Isolierkeil (107A) umfaßt, die zwischen der Steuerstange (103) und dem Drehabschlusskopf (102) eingeschaltet ist, um den Wärmeverkehr zwischen der Stellglied und dem Abschlusskopf zu reduzieren.
Ventilvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (142) einen ersten und einen zweiten Isolierkeil (22) umfaßt, die an beiden Seiten des Verbindungspunktes zwischen der Lenkstange (103A) und dem Kolben (142) angeordnet sind, um die Wärmeaustausche zwischen der Stellglied und dem Abschlußkopf zu reduzieren.
Ventilvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Schubstange (103A) aus einem wärmeisolierenden Material besteht.
Ventilvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied ferner einen ersten und einen zweiten Kreislauf zur Beförderung des Steuergases umfaßt, wobei die Beförderungskreisläufe Wärmetauscher (123, 124) mit dem Stellglied (104) oder dem Ventilkörper (101) bilden.
Ventilvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner eine Entnahmeleitung (60) des kryogenen Fluids umfaßt, die zwischen der Leitung (10) und der Öffnung (410) zur Versorgung mit Steuergases der Kammer verbunden ist, wobei die Leitung (60) ein Verdampfungsmittel (62) des entnommenen kryogenen Fluids und eine Rückfuhrleitung (63) des Steuergases, die zwischen einer Abzugsöffnung (411) des Steuergases aus der Kammer und der Leitung angeordnet ist, umfaßt, wobei die Leitung (63) ein Kondensierungsmittel (65) des evakuierten Gases umfaßt.
Ventilvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergas eine Sättigungstemperatur oder eine kritische Temperatur aufweist, die im wesentlichen gleich oder größer ist als die Temperatur des kryogenen Fluids, das sich in der Leitung befindet.
Ventilvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergas, das in dem Stellglied benutzt wird, trockener Stickstoff ist.
Ventilvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergas, das in dem Stellglied benutzt wird, trockene Luft ist.