Hintergrund der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einem
verbesserten Doppelblock- und Entlüftungsventilsystem,
bei dem in dem Doppelblock- und
Entlüftungsanordnungsbereich des Ventils Einrichtungen vorgesehen sind, so
daß das das Ventil und insbesondere die Anordnung
passierende Fluid in einer derartigen Weise passiert,
daß seine Fluidströmung durch die Konfiguration der
Anordnung nicht wesentlich beeinträchtigt wird.
-
Bei Doppelblock- und Entlüftungsventilsystemen, wie
sie z. B. in dem US-Patent Nr. 4,798,223 offenbart
sind, sind Ventile bekannt, die Käfige verwenden, in
denen obere und untere Stopfen mit ringförmig
verlaufenden, nach innen gerichteten Schultern
zusammenwirken. Diese Ausbildung ist häufig recht akzeptabel und
effektiv zum Abdichten des Ventils gegen ein Lecken
von Fluid, wenn sich die Stopfen in einem
strömungsmäßig geschlossenen Zustand befinden. Solche Ventile
werden erfolgreich in Kraftwerken verwendet, wobei das
Doppelblock- und Entlüftungsmerkmal eine sichere und
gesteuerte Zufuhr brennbarer Fluide an die Brenner
gewährleistet. Bei solchen Anwendungen sind die
Ventile sehr groß ausgebildet, um dem hohen Fluidvolumen
Rechnung zu tragen, das zur Erzeugung eines
gewünschten Brennvorgangs erforderlich ist. Dies macht
jegliche Unterbrechung bzw. Störung in dem Strömungsweg,
dem das Fluid durch das Ventil hindurch folgt, bei
gegebener Größe des Hindernisses relativ zu dem
betroffenen Fluidvolumen weniger ausgeprägt. Bei
Anwendungen des Doppelblock- und Entlüftungsventilsystems
jedoch, bei denen die Größe des Ventils sowie das
Volumen des das Ventil durchströmenden Fluids gegenüber
jeglichem möglicherweise vorhandenen Strömungsweg-
Hindernis nicht so überproportional groß sind, wie
dies z. B. bei einem Ventil der Fall ist, das
Brennstoff an die Zündeinrichtung einer Brennkammer
liefert, kann der Fluidströmungsweg durch die
Doppelblock- und Entlüftungsanordnung einen verstärkten
Strömungswiderstand erfahren.
-
Bei Brennstoff-Verbrennungssystemen des Typs, bei
denen die vorliegende Erfindung Verwendung finden
kann, verlangen außerdem gesetzlich vorgeschriebene
Sicherheitsnormen, daß das Ventil Dichtungen enthält,
die ein Lecken des Fluids durch bewegliche oder
Betriebsteile desselben verhindern. Dieses Erfordernis
ist von großer Bedeutung bei Kraftwerksystemen, bei
denen das Fluid entzündlich ist und nicht mit
elektrischen Bauteilen des Ventils in Verbindung gelangen
darf, da dadurch möglicherweise ein unabwendbares
Entzünden des entweichenden druckbeaufschlagten Fluids
entstehen kann, wenn eine Dichtung ausfällt oder
teilweise ausfällt. Zu diesem Zweck ist es wünschenswert,
ein Ventil derart auszubilden, daß jegliches an einer
Dichtungsgrenzfläche auftretende Versagen durch eine
zusätzliche Sicherung in dem System aufgefangen wird,
so daß das brennbare Fluid sicher aus dem Ventil nach
außen ausgeleitet wird. Außerdem ist es wünschenswert,
ein solches leckendes druckbeaufschlagtes Fluid oder
Gas an einer Stelle an die Atmosphäre freizusetzen,
die von den Betätigungseinrichtungs-Bauteilen
abgelegen ist.
-
Bereits bekannte Doppelblock- und
Entlüftungsventilsysteme verwenden dennoch Betätigungseinrichtungen,
die in integraler Weise mit dem Ventilgehäuse
ausgebildet sind. Häufig können viele verschiedene Typen
von Betätigungseinrichtungen aufgrund der
Spezifikationen als verwendbar bezeichnet sein, woraus sich die
Notwendigkeit ergibt, ein Ventil zu schaffen, das sich
allgemein mit verschiedenen Typen von
Betätigungseinrichtungen verbinden läßt. Dabei ist es somit
notwendig, das Ventil als in sich geschlossene Vorrichtung
auszubilden, die unabhängig von ihrer
Betätigungseinrichtung abgedichtet ist und dazu ausgelegt ist, mit
einem beliebigen einer Anzahl verschiedener
Betätigungseinrichtungstypen verbunden zu werden, ohne daß
es zu einer Fluidleckage kommt.
-
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht somit in
der Schaffung eines Doppelblock- und
Entlüftungsventilsystems, bei dem die Block- und
Entlüftungsanordnung den Strömungsweg, dem das das Ventil
durchströmende Fluid folgt, nicht wesentlich beeinträchtigt.
-
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht
in der Schaffung eines Ventils des vorstehend
genannten Typs, wobei Mittel vorhanden sind zum Schaffen
einer zusätzlichen Sicherung in dem Ventil gegen eine
Fluidleckage durch Dichtungsgrenzflächen, die zwischen
mechanisch beweglichen Teilen vorhanden sind.
-
Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung
besteht in der Schaffung eines Ventils des vorstehend
genannten Typs, das derart ausgebildet ist, daß es in
sich geschlossen bzw. unabhängig relativ zu der
Betätigungseinrichtung ausgebildet ist, die es zwischen
einer geöffneten und einer geschlossenen Position
bewegt, so daß sich das Ventil allgemein an einen
beliebigen
einer großen Anzahl verschiedener
Betätigungseinrichtungstypen anbringen läßt.
-
Noch ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der
Schaffung eines Doppelblock- und
Entlüftungsventilsystems, das derart ausgebildet ist, daß es zum
Entlüften bzw. Freisetzen brennbarer Fluide an die
Atmosphäre durch eine in dem Ventil vorgesehene
Einrichtung zum Führen solcher entweichenden Fluide von
der das Ventil betätigenden Betätigungseinrichtung weg
ausgelegt ist.
Kurzbeschreibung der Erfindung
-
Ein Doppelblock- und Entlüftungsventil gemäß der
Erfindung ist im Anspruch 1 angegeben. Bevorzugte
Ausführungsformen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen 2 bis 7 angegeben.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
-
Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch das Ventil
gemäß der vorliegenden Erfindung sowie durch
eine in Verbindung damit verwendete und der
Erläuterung dienende Betätigungseinrichtung,
wobei die Doppelblock- und
Entlüftungseinrichtung in ihrem geschlossenen, strömungslosen
Zustand dargestellt ist.
-
Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt des Ventils der Fig.
1, wobei dessen Doppelblock- und
Entlüftungsanordnung mit einer Zwischenstufe zwischen
einer vollständig geöffneten und einer
vollständig geschlossenen Position beweglich
verbunden ist.
-
Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch das Ventil der
Fig. 1, wobei die Doppelblock- und
Entlüftungsanordnung in die vollständig geöffnete
Durchströmungsposition bewegt ist.
-
Fig. 4 zeigt eine vergrößert dargestellte, zum Teil
fragmentarische Längsschnittansicht des
Strömungsleit-Halses, wobei die erste
Stopfeneinrichtung im Sitz in durchgezogenen Linien
dargestellt ist und wobei die unterbrochenen
Linien die erste Stopfeneinrichtung in einem
Zustand darstellen, in dem diese in ihrer
mittleren Position der Fig. 2 zum Sitzen
kommt.
Kurzbeschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
-
In den Fig. 1 bis 3 ist ein Ventil gemäß der
vorliegenden Erfindung allgemein bei dem Bezugszeichen 2
dargestellt, und es beinhaltet ein Gehäuse mit einem
Einlaß 4 und einem Auslaß 6 zur Fluidverbindung in das
Ventil hinein und aus diesem heraus sowie zu einer
nächsten Station entlang des Strömungsweges F. Der
Einlaß 4 und der Auslaß 6 sind dazu ausgelegt, in
einfacher Weise mit Leitungen (nicht gezeigt) verbunden
zu werden, die ein bestimmtes Fluid zu dem Ventil 2
hin und von diesem weg befördern. Das Ventil besitzt
ein Gehäuse, das allgemein länglich ausgebildet ist
und durch einen ersten Bereich 18 und einen gegenüber
liegenden zweiten Bereich 20 gebildet ist, wobei die
Einlaß- und die Auslaßöffnungen 4 und 6 dazwischen an
einem zwischengeordneten Gehäusebereich 22 angeordnet
sind. Der erfindungsgemäße zwischengeordnete
Gehäusebereich 22 beinhaltet eine Doppelblock- und
Entlüftungsanordnung 28, eine Einlaßkammer 24 und eine
Auslaßkammer 26, die jeweils mht der Einlaß- bzw.
Auslaßöffnung
4, 6 kommunizieren. Die Kammern sind
jeweils in gesteuerte Strömungsverbindung miteinander
bringbar, und zwar durch die zwischen ihnen
angeordnete Doppelblock- und Entlüftungsanordnung 28.
Außerdem ist eine dem zweiten Gehäusebereich 20 zugeordnete
Entlüftungseinrichtung 29 vorgesehen, um
eingeschlossenes Fluid oder Leckfluid von innerhalb der Anordnung
28 nach außen zu leiten.
-
An dem ersten Gehäusebereich 18 ist mit dem Ventil
eine Betätigungseinrichtung 8 verbunden, die bei
gesteuerter Energiezufuhr die Doppelblock- und
Entlüftungsanordnung 28 mittels eines länglichen
Verbindungselements 14 bewegt, das in dem ersten
Gehäusebereich 18 gleitend verschiebbar angeordnet ist. Bei
dem dargestellten Beispiel handelt es sich bei der
Betätigungseinrichtung 8 um eine pneumatische
Betätigungseinrichtung mit einer Kolbenstange 16, die sich
von dieser derart nach unten erstreckt, daß ihre
untere Spitze eine obere Anlagefläche auf dem
Verbindungselement 14 kontaktiert. Die Betätigungseinrichtung 8
ist an dem oberen Gehäusebereich 18 des Ventils 2
durch eine Anzahl von Stellschrauben oder Stiften 42
unbeweglich festgehalten, die in die
Betätigungseinrichtung eingeschraubt sind und in entsprechenden
Aussparungen 44 aufgenommen sind, die in dem ersten
Gehäusebereich 18 ausgebildet sind. Die
Betätigungseinrichtung 8 kann außerdem einen Schalter 46 mit Mitteln
beinhalten, die die Translationsbewegung der
Kolbenstange 16 bei ihrer Bewegung durch eine pneumatische
Fluidquelle erfassen. Der Schalter 46 kann mit einem
Steuersystem zum Zweck der Anzeige des Zustands des
Ventils 2 in einem größeren System verbunden sein, wie
z. B. in einem Kraftwerk-Dampfgeneratorsystem.
-
In dem ersten Gehäusebereich 18 ist eine Reihe von
drei abgestuften Öffnungen ausgebildet, von denen die
erste 30 zu dem oberen Ende des Ventils offen ist und
zum Aufnehmen eines abdichtenden Kolbenelements 32 in
Gleiteingriff mit dieser dimensioniert ist, das an
seinem oberen Ende gegen axiale Bewegung an dem
Verbindungselement 14 befestigt ist. Die erste Öffnung 30
kann mit einer geeigneten Beschichtung, wie z. B.
Teflon ausgekleidet sein, um einen abdichtenden
Gleiteingriff zwischen der Innenwandung und dem Kolben 32
aufrechtzuerhalten. Die zweite Öffnung 33
kommuniziert mit der ersten Öffnugn und ist mit der dritten
Öffnung 34 derart verbunden, daß an dieser Grenzfläche
eine ringförmige Schulter 36 gebildet ist. Die zweite
Öffnung 33 ist durchmessermäßig kleiner als die erste
Öffnung 30, um eine zylindrische Druckfeder 40
aufzunehmen, die in dem ersten Gehäusebereich 18 auf der
Schulter 36 sitzt. Die Feder 40 ist innen angemessen
dimensioniert, daß sie auf das Verbindungselement 14
paßt und auf diesem gleitet, so daß die Druckfeder 40
zwischen der Schulter 36 und dem Dichtkolben 32 derart
wirkt, daß das Verbindungselement 14 normalerweise in
Richtung auf die Betätigungseinrichtung 8 vorgespannt
ist.
-
Die dritte Öffnung 34 ist zum Lagern des
Verbindungselements 14 in Gleiteingriff in dem ersten
Gehäusebereich 18 entsprechend durchmessermäßig dimensioniert
und beinhaltet zum Zweck der dynamischen Abdichtung
des unteren Endes des ersten Gehäusebereichs 18 eine
Dichtungseinrichtung 48, die an der Grenzfläche
zwischen der Auslaßkammer 26 und der dritten Öffnung 34
angeordnet ist. Die Dichtungseinrichtung 48 ist zum
derartigen Zusammenwirken mit der äußeren Oberfläche
des Verbindungselements 14 ausgelegt, daß eine
relative Gleitbewegung möglich ist, jedoch eine
Dichtungsgrenzfläche aufrechterhalten wird. Eine Verbindung
zwischen der zweiten Öffnung 33 und der äußeren
Umgebung ist in Form einer Ventilationsöffnung 50
ausgebildet, die sich allgemein quer zwischen diesen durch
den oberen Gehäusebereich 18 hindurcherstreckt. Die
Ventilationsöffnung 50 gestattet die freie Passage
einer Luftströmung zwischen der abgedichteten Kammer,
die durch die Reihe aus der ersten, zweiten und
dritten Öffnung gebildet ist, sowie der Atmosphäre, so daß
sich der Kolben 32 ohne Widerstand hinsichtlich darin
eingeschlossener oder entleerter Luft axial bewegen
kann. Diese Anordnung bringt ein wünschenswertes
Sicherheitsmerkmal in das System ein, indem im Falle
eines Versagens der Dichtungseinrichtung 48 der
Dichtkolben 32 dennoch ein Entweichen von Fluid durch den
oberen Gehäusebereich 18 verhindert und statt dessen
ein Umlenken des entweichenden Fluids durch die
Ventilationsöffnung 50 nach außen veranlaßt.
-
Die Entlüftungseinrichtung 29, die zur Verbindung von
Leckfluid oder eingeschlossenem Fluid von innerhalb
der Doppelblock- und Entlüftungsanordnung 28 nach
außerhalb des Ventils vorgesehen ist, beinhaltet eine
hohle Entlüftungsstange 58, die im Gleiteingriff in
einer entsprechend dimensionierten und konfigurierten
Öffnung 60 aufgenommen ist, die in dem zweiten
Gehäusebereich 20 mit dem Verbindungselement 14 axial
ausgerichtet ausgebildet ist. Der untere Gehäusebereich
20 beinhaltet eine zweite Dichtungseinrichtung 70, die
angrenzend an seine obere Endfläche 66 für einen
Dichtungseingriff mit der oberen Oberfläche der Stange
58 angeordnet ist, während sie dennoch eine axiale
Gleitbewegung derselben in der Öffnung 60 gestattet.
Zum Lagern der Stange bzw. des Schafts zur Ausführung
einer Bewegung in dieser Weise ist ein Bereich der
Länge der Öffnung 60 mit einer Lageroberfläche
ausgebildet, wie z. B. aus Nylon, um dazwischen einen
Gleiteingriff zu bewerkstelligen. In Anlage an der
Oberfläche 66 des zweiten Gehäusebereichs 20 sitzt
eine zweite Druckfeder 68, die durchmessermäßig im
Inneren ihrer Windungen derart dimensioniert ist, daß
sie außen um die Stange 58 herum teleskopartig
angeordnet ist. Die Entlüftungsstange 58 öffnet sich in
Richtung von der Betätigungseinrichtung 8 weg und
schafft eine Einrichtung zur Fluidverbindung nach
außerhalb des Ventils in einer derartigen Weise, daß
dieses von jeglicher in dem Ventil vorhandenen
elektrischen Komponente, wie z. B. dem Schalter 46,
getrennt bleibt, wodurch der sichere Betrieb desselben
weiter verbessert wird.
-
Die Doppelblock- und Entlüftungsanordnung 28
beinhaltet einen Strömungsleit-Hals 52, der in dem mittleren
Gehäusebereich 22 angeordnet ist und ein
Strömungsaufnahmeende 51 sowie ein Strömungsaustrittsende 53
aufweist, die jeweils an die Einlaß- bzw. Auslaßkammer
24, 26 angrenzen. An dem sich nach unten erstreckenden
Ende des Verbindungselements 14 angebracht sowie dem
Strömungsaustritts-Endbereich des Halses 52 zugeordnet
ist eine erste Stopfeneinrichtung 54 zum gesteuerten
Blockieren der Fluidströmung von innerhalb der
Anordnung 28 in die Auslaßkammer 26 hinein. Eine zweite
Stopfeneinrichtung 56 ist an dem oberen Ende der
Stange 58 befestigt und dem Strömungsaufnahme-
Endbereich des Halses zugeordnet, um eine
Fluidströmung von der Einlaßkammer 24 in die Anordnung
hinein in steuerbarer Weise zu blockieren. Für den
Sitz jeder der beiden Stopfeneinrichtungen in
Dichteingriff mit dem Strömungsleit-Hals 52 ist ein radial
nach innen gerichteter Bereich 62 in dem Hals 52
vorgesehen, und er bildet eine ringförmig verlaufende
erste Anlageschulter 64, gegen die die erste
Stopfeneinrichtung 54 unter der Vorspannung der zylindrischen
Druckfeder 40 gezogen wird. Die zweite
Stopfeneinrichtung 56 ist wiederum gegen eine an dem
Strömungsaufnahmeende 51 des Halses 52 ausgebildete zweite
ringförmige Schulter 116 vorgespannt, indem die zweite
Druckfeder 68 an ihrem einen Ende an der zweiten
Stopfeneinrichtung 56 angreift und an ihrem anderen,
gegenüberliegenden Ende an der Fläche 66 angreift. Es
ist somit zu erkennen, daß die erste und die zweite
Stopfeneinrichtung 54 und 56 durch die jeweiligen
Druckfedern, die ihnen jeweils zugeordnet sind,
normalerweise in einen für eine Strömung geschlossenen
Zustand vorgespannt sind.
-
Unter Bezugnahme auf Fig. 4 und insbesondere auf die
Konfiguration der Doppelblock- und
Entlüftungsanordnung 28 ist zu erkennen, daß die erste und die zweite
Stopfeneinrichtung 54 und 56 jeweils für den Eingriff
mit der Anordnung und im Falle der ersten
Stopfeneinrichtung auch für den Eingriff mit der
Entlüftungsstange 58 konfiguriert sind, um sowohl einen harten
als auch einen weichen Dichtungseingriff gegen
Fluidströmung durch diese Passagen hindurch in einem
Blockierzustand zu schaffen. Zu diesem Zweck besitzt
die erste Stopfeneinrichtung 54 einen Körperbereich
72, der an dem sich nach unten erstreckenden Ende des
Verbindungselements 14 befestigt ist und eine
ringförmige erste Abfasung 74 aufweist, die sich von der
Basis des Körperbereichs 72 allgemein radial nach
außen erstreckt, um mit der entgegengesetzt gegenüber
liegenden Fläche der Schulter 64 in Verbindung zu
treten. In Anlage an der oberen Oberfläche 80 des
Körperbereichs 72 sitzt eine weiche Dichtung 76, die
zwischen dieser Oberfläche und einer Halterungsscheibe 78
festgehalten ist. Die Scheibe 78 ist durchmessermäßig
kleiner dimensioniert als die darunterliegende
Halterungsfläche 80, und die weiche Dichtung 76 ist im
Durchmesser geringfügig größer als die
darunterliegende Oberfläche 80. Das Strömungsaustrittsende 53 des
Halses 52 verjüngt sich entlang einer Länge T&sub1; radial
nach innen von einem Punkt nahe der ersten Schulter 64
in Richtung auf die Auslaßkammer 26. Das die weiche
Dichtung 76 bildende Material wird somit bei der
anhaltenden Vorspannung der Druckfeder 40 in Richtung
auf die Auslaßkammer 26 entlang der Länge T&sub1; gegen die
Oberfläche zusammengedrückt. Die Verjüngung entlang
der Länge T&sub1; bildet einen Winkel von ca. 5º und die
weiche Dichtung 76 kann aus einer Anzahl verschiedener
elastischer Materialien gebildet sein, wobei es sich
bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel bei dem
Material jedoch um Gummi handelt. Es ist somit zu
erkennen, daß in dem für eine Strömung geschlossenen
Zustand, wie er in Fig. 4 in durchgezogenen Linien
dargestellt ist, die erste Stopfeneinrichtung 54 durch
den radial nach innen gerichteten Bereich 62 hindurch
nach oben gezogen ist, so daß die weiche Dichtung 76
darin zusammengedrückt wird, und durch den
gegenseitigen Eingriff zwischen der ersten ringförmigen
Schulter 64 und der ersten Abfasung 74 ist die
Stopfeneinrichtung 54 unter der Vorspannung der
Druckfeder 40 in positiver Weise gegen eine weitere
axiale Bewegung festgehalten.
-
Die erste Stopfeneinrichtung 54 beinhaltet ferner eine
unter der ersten Abfasung 74 angeordnete Einrichtung
zum Ineingrifftreten mit dem oberen Ende der Stange 58
in einer Weise, wie sie in Fig. 4 in unterbrochenen
Linien dargestellt ist. Diese Einrichtung beinhaltet
eine zweite ringförmige Abfasung 88, die an dem
Körperbereich 72 konzentrisch mit der ersten ringförmigen
Abfasung 74 sowie unterhalb derselben ausgebildet ist
und eine zylindrische Erhebung 86 aufweist, die sich
von dem Körperbereich 72 nach unten erstreckt. Die
Erhebung 86 trägt eine Einrichtung 90 zum
Zusammenwirken mit einer entsprechenden Einrichtung 89, die in
dem oberen Ende der Stange 58 ausgebildet ist. Die
Einrichtung 90 beinhaltet ein Vorspannelement 94, das
bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel als auf und um
die Erhebung 86 zentrierte Federscheibe dargestellt
ist, eine zweite und eine dritte Halterungsscheibe 96
und 99 sowie eine zweite weiche Dichtung 98. Wie noch
erkennbar wird, ist die Erhebung 86 zusätzlich zum
Halten der Federscheibe 94 in Längsrichtung
ausreichend groß dimensioniert, um die Halterungsscheiben 96
und 99 derart zu halten, daß diese teleskopartig frei
darauf gleiten. Die zweite weiche Dichtung 98 ist an
jeder ihrer Seiten in Anlage an den Angreifflächen der
Scheiben 96 und 99 gehaltert, die alle durch eine
Schraube 100 gegen die Erhebung 86 geklemmt sind. Es
ist darauf hinzuweisen, daß die Elastizität der
Scheibe 94 derart ausgewählt ist, daß bei Festziehen
der Schraube diese eine anfängliche Vorspannung darauf
ausübt, jedoch einen Totgang zwischen der Dichtung 98
und der Erhebung 86 bei der anhaltenden nach unten
gehenden Bewegung des Verbindungselements 14
ermöglicht, wie dies im folgenden noch deutlich wird.
-
Die an dem oberen Ende der Stange 58 ausgebildete
Zusammenwirkeinrichtung beinhaltet eine abgestufte
Öffnung, die anfangs durch eine sich verjüngende
ringförmige Öffnung 102 definiert ist, die von der Endfläche
der Stange 58 radial nach innen gerichtet ist und in
einem nach oben gerichteten ringförmigen Rand 93
endet. Die sich verjüngende Öffnung 102 ist relativ zu
der zweiten Abfasung 88 derart dimensioniert und
orientiert, daß sie in abdichtendem Eingriff mit
dieser in Verbindung bringbar ist. Zusätzlich dazu ist
die unter der ersten Abfasung 74 liegende Oberfläche
91 an dem Körperbereich 72 derart angeordnet, daß sie
eine Abdichtung mit der Endfläche der
Ventilationsstange 58 gleichzeitig mit dem gegenseitigen Eingriff
zwischen der zweiten Abfasung 88 und der sich
verjüngenden Öffnung 102 schafft, um dadurch einen
Zweipunktkontakt zwischen den miteinander in Eingriff
befindlichen Flächen zu schaffen, wenn diese
zusammengedrückt werden.
-
Die zweite Stopfeneinrichtung 56 ist an dem oberen
Ende der Entlüftungsstange 58 in der Nähe der
Zusammenwirkungseinrichtung 89 angeordnet und blockiert in
steuerbarer Weise die Fluidströmung zu dem Hals 52,
wenn sie in ihren für eine Strömung geschlossenen
Zustand vorgespannt ist. Zu diesem Zweck beinhaltet die
Einrichtung 56 eine allgemein ringförmige Lippe 104,
die sich von der Stange 58 radial nach außen erstreckt
und eine Schulter 106 bildet, ein an der Stange
befestigtes Kragenelement 108 sowie eine dritte weiche
Dichtung 110, die durch den Kragen 108 dazwischen
eingeklemmt ist. Die dritte weiche Dichtung 110 erstreckt
sich ringförmig außen um das Rohr 58 herum, und zwar
diametral über eine Distanz, die größer ist als der
darunterliegende Bereich des Kragens 108. Um den
Kragen 108 herum ist eine radial nach außen gerichtete,
vierte Abfasungsfläche 114 ausgebildet, die der
zweiten ringförmigen Schulter 116 zugewandt ist. Die
unmittelbar mit der zweiten Schulter 116 in Verbindung
stehende Innenfläche des Strömungsleit-Halses 52 ist
entlang eines Teils ihrer Länge bei T&sub2; in einem Winkel
von ca. 5º geringfügig verjüngt ausgebildet, so daß
bei anhaltendem Hineindrücken der dritten weichen
Dichtung 110 in das Strömungsaufnahmeende des Halses
52 die Dichtung 10 in Anlage an der sich verjüngenden
Fläche entlang der Länge T&sub2; unter der Vorspannung der
Druckfeder 68 zusammengedrückt wird. Die weiche
Dichtung 110 wird auf diese Weise zunehmend
zusammengedrückt,
bis ein positiver Eingriff zwischen der
dritten Abfasung 114 und der Schulter 116 stattfindet,
so daß in Kombination eine harte und eine weiche
Dichtung geschaffen sind. Es ist darauf hinzuweisen, daß
normalerweise jedes Ende der Doppelblock- und
Entlüftungsanordnung 28 unter der Drückkraft der ersten und
der zweiten Vorspanneinrichtung 40 und 68, die auf
jede erste bzw. zweite Stopfeneinrichtung 54, 56
wirken, strömungsmäßig geschlossen ist und daß erst durch
die Wirkung der Betätigungseinrichtung 8 eine
Verlagerung derselben erfolgt.
-
Das Ventil gemäß der vorliegenden Erfindung ist für
drei Betriebsmodi ausgelegt, wie dies aus den Fig. 1
bis 3 zu erkennen ist. In dem ersten Modus, wie er in
Fig. 1 dargestellt ist, ist das Ventil geschlossen und
es kann sich kein Fluid von der Einlaßkammer 24 durch
die Doppelblock- und Entlüftungsanordnung 28 hindurch
zu der Auslaßkammer 26 bewegen, jedoch kann jegliches
in der Anordnung 28 eingeschlossene Fluid durch die
Stange 58 nach außen aus dem Ventil ausgeleitet
werden.
-
In ihrem zweiten Modus, wie er in Fig. 2 dargestellt
ist, wird die Doppelblock- und Entlüftungsanordnung
28, wie sie in Fig. 4 in gestrichelten Linien
dargestellt ist, durch die Betätigungseinrichtung 8 derart
bewegt, daß die erste Stopfeneinrichtung 54 aus dem
Blockiereingriff mit dem Hals 52 herausbewegt wird,
wobei dies dazu führt, daß die Stange anschließend
durch diese anhaltende Bewegung abgedichtet wird. Ein
Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß
zuerst die weiche Dichtungseinrichtung 90 in der
Entlüftungsstange 58 in Anlage gebracht wird, bevor der
harte Dichtungseingriff der zweiten Abfasung 88 mit
der sich verjüngenden Öffnung 102 erfolgt. Zu diesem
Zweck beinhaltet die erste Stopfeneinrichtung 54 ein
der weichen Dichtung 98 zugeordnetes Totgangmerkmal,
so daß bei anhaltender nach unten gehender Bewegung
des Verbindungselements 14 die weiche Dichtung
veranlaßt wird, an dem nach oben gerichteten ringförmigen
Rand 93 anzugreifen und mit diesem unter der
Vorspannung der Federscheibe 94 in Kontakt zu bleiben,
anstatt einer direkten Aufbringung der auf das
Verbindungselement 14 ausgeübten Antriebskraft. D. h., die
erste Stopfeneinrichtung 54 bewegt sich gemessen von
der zweiten Abfasung 88 über eine Distanz A, bevor sie
in harte Berührung mit der abgeschrägten Öffnung 102
in der Entlüftungsstange 58 tritt. Wenn sowohl die
erste als auch die zweite Stopfeneinrichtung 54 und 56
in ihren normalen, strömungsmäßig geschlossenen
Positionen angeordnet sind, ist außerdem die zweite weiche
Dichtung 98 von dem Sitzrand 93 über eine Distanz B
beabstandet, die in ihrer Länge kürzer als die Distanz
A ist. Bei anhaltender nach unten gehender Bewegung
des Verbindungselements 14 tritt die zweite weiche
Dichtung 98 somit zuerst mit dem Sitzrand 93 in
Berührung, wonach sie entgegen der Vorspannung der
Federscheibe 94 zur Ausführung einer Gleitbewegung auf der
Erhebung 86 veranlaßt wird, bis die zweite Abfasung 88
auf der sich verjüngenden Öffnung 102 aufsitzt. Dieses
Merkmal ist deshalb wichtig, weil es der zweiten
weichen Dichtung 98 eine gesteuerte Vorspannung
verleiht, durch die sie vor darauf einwirkenden,
unkontrollierten Kräften geschützt wird. Der zweite Modus
bewirkt ebenfalls ein Abdichten der Entlüftungsstange
58 gegenüber einer Fluidpassage, so daß auf diese
Weise jegliches in dem Hals 52 verbliebene, nicht
freigesetzte Gas nun frei nach oben durch den radial nach
innen gerichteten Bereich 62 sowie in die Auslaßkammer
26 hinein passieren kann.
-
Bei dem dritten Betriebsmodus bewegen sich das
Verbindungselement 14 und die Stange 58, die sich
miteinander in Eingriff befinden, unter dem Einfluß der
Betätigungseinrichtung 8 gemeinsam nach unten, bis der
Kolben 32 seine untere Grenze erreicht. Bei dieser
Bewegung bewegt sich die zweite Stopfeneinrichtung 56,
wie sie in Fig. 3 gezeigt ist, aus dem
Dichtungseingriff mit dem Strömungsaufnahme-Endbereich 51 des
Strömungsleit-Halses 52 heraus. Dabei ist darauf
hinzuweisen, daß die Netto-Querschnittsfläche der an dem
Endbereich 51 gebildeten Öffnung gemessen über die
ringförmige Schulter 116 derart ausgewählt ist, daß
die Strömungskapazität durch das Aufnahmeende des
Halses wenigstens gleich der Strömungskapazität durch
das Strömungsaustrittsende ist. Wie in Fig. 3
dargestellt ist, sind der Durchmesser D1 des Körperbereichs
72 der ersten Stopfeneinrichtung gemessen über seine
breiteste Dimension bzw. seinen Durchmesser sowie der
Durchmesser D2 gemessen über die zweite ringförmige
Schulter 114 derart gewählt, daß die wirksame Fläche
der gebildeten Öffnung gleich oder kleiner ist als die
Fläche der an dem Austrittsende 53 des Halses
gebildeten Öffnung gemessen über die Abmessung D3. Das heißt:
-
Durch derartiges Auswählen dieser Durchmesser erhält
die vorliegende Erfindung eine laminare Fluidströmung
durch den Hals 52 aufrecht. Dieses Ergebnis ist auch
dadurch ermöglicht, daß die einen größeren Durchmesser
aufweisende Entlüftungsstange 58 der zweiten
Stopfeneinrichtung 56 zugeordnet ist, so daß eine
durchmessermäßige Reduzierung der Größe des
Verbindungselements 14 ermöglicht ist.
-
Vorstehend ist ein Doppelblock- und Entlüftungsventil
in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel beschrieben
worden. Im Rahmen der Erfindung sind jedoch zahlreiche
Modifikationen und Substitutionen möglich. Z. B. kann
anstatt einer Freisetzung der Ventilationsöffnung 50
an die Atmosphäre diese alternativ hierzu auch mit der
Entlüftungsstange 58 kommunizieren. Die Erfindung ist
also im Sinne einer Veranschaulichung und nicht einer
Einschränkung beschrieben worden.