CH642728A5 - Ventil. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Ventil entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es sind bereits mehrere Einrichtungen zum Schliessen von grossen Ventilen bekannt, wie sie z. B. im Frischwasser- und Dampfsystem einer Kernkraftanlage verwendet werden. Eine Ventilbetätigung mit einem Hydraulikzylinder und einem Gasspeicher ermöglicht auf vorteilhafte Weise ein schnelles Schliessen solcher Ventile. Dabei wird Hydrauliköl zu einem Kolben innerhalb des Hydraulikzylinders geführt, um das Ventil entgegen dem Gasdruck zu öffnen, der an der anderen Seite des Kolbens wirkt. Eine bestimmte Menge an Hochdruckgas ist in einem Speicher enthalten, um zu gewährleisten, dass eine ausreichende Gasmenge zur Verfügung steht, um auf den Kolben zu wirken, wenn dieser schnell geschlossen werden soll.

Obgleich dieses System eine geeignete Kraft zum Öffnen und Schliessen des Ventils erzeugt, wurde doch gefunden, dass die Abmessungen der Ventilbetätigung und die erforderlichen Drücke dazu führen können, dass eine grosse Zugkraft an dem Betätigungsschaft wirkt, wenn das Ventil bzw. sein Schliesskör-per sich in einer offenen zurückgesetzten Anlageposition befindet. Es wurden deshalb bereits verschiedene Einrichtungen zur Kraftbegrenzung in Form von Kupplungen zwischen dem Betätigungsschaft und dem Ventilschaft verwendet, um das Ventil in der rückgesetzten Position zu schützen. Obgleich diese bekannten Einrichtungen zuverlässig die Zugkraft begrenzen, erfordern sie doch ein zusätzliches Organ und damit erhöhte Kosten bei der Herstellung der Ventilbetätigung. Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine einfache, zuverlässige und preiswert herstellbare Einrichtung zu finden, die eine B e-schädigung des Ventils in der rückgesetzten Position verhindert. Die Einrichtung soll deshalb keine kraftbegrenzende Kupplung zwischen dem Betätigungsschaft und dem Ventilschaft benötigen. Die erfindungsgemässe Einrichtung, durch die diese Aufgabe gelöst wird, weist die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale auf. Die übrigen Ansprüche beinhalten vorteilhafte Ausführungsformen dieser Einrichtung.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen und dort gezeigten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine geschnittene Seitenansicht einer bekannten Ventilbetätigung mit einer Kupplung zwischen dem Betätigungsschaft und dem Ventilschaft, wobei sich das Ventil in rückgestellter Position befindet;

Fig. 2 einen Teilschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemässen Kraftbegrenzungseinrichtung mit Anordnung der Teile entsprechend einer geschlossenen Ventilposition;

Fig. 3 einen Teilschnitt durch die Ausführungsform nach Fig. 2 in einer Position kurz vor Erreichen der rückgestellten Anlageposition mit wenig oder keinem Druckgefälle am Ventil;

Fig. 4 einen Teilschnitt durch die Ausführungsform nach Fig. 2 in einer Position vor Erreichen der rückgestellten (backseat) Position, und

Fig. 5 einen Querschnitt durch eine andere Ausführungsform der Erfindung, wobei die Teile der Einrichtung in einer Position für die rückgestellte Anlageposition des Ventils sich befinden.

Die bekannte Einrichtung 10 nach Fig. 1 hat keine Mittel mit totem Gang und weist einen Hydraulikzylinder 12 auf, der am Joch 14 eines Ventils 16 befestigt ist. Ein Kolben 18 ist in dem Zylinder 12 verschiebbar angeordnet und hat einen Betätigungsschaft 20, der sich von einer ersten Seite 22 des Kolbens 18 aus durch eine Öffnung 24 im ersten Ende 26 des Zylinders 12 erstreckt. Der Schaft 20 hat ein verlängertes Ende 28, das über eine Kupplungseinrichtung 30 mit dem Ventilschaft 32 verbunden ist.

Der Ventilschaft 32 erstreckt sich durch eine Dichtpackung 33 einer Ventilhaube 34. um einen Ventilschliesskörper 36 zu betätigen, der im dargestellten Beispiel ein Schieber ist. Der Kolben 18 und damit auch der Schliesskörper 36 befinden sich in einer geöffneten Vehtilposition. Das Joch 14 und die Ventilhaube 34 können als Teil des Ventilgehäuses angesehen werden. Die bekannte Ventilbetätigungseinrichtung hat weiterhin einen Speicher 38, der vorzugsweise kugelförmig ausgebildet ist und eine Druckwand 40 aufweist, die an einer Öffnung 42 durch den Zylinder 12 geschnitten ist. Der Zylinder 12 ist fest und dicht mit der Druckwand 40 verbunden und hat ein zweites Ende 44, das sich im Innenraum 46 des Speichers 38 befindet. Das zweite Ende

2

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

44 des Zylinders 12 ist entsprechend dem Stand der Technik geöffnet, um Hochdruckgas in den Innenraum 46 des Speichers 38 einzulassen, das an der zweiten Seite 48 des Kolbens 18 wirkt.

Beim normalen Ventilbetrieb wird Hydraulikflüssigkeit in das Innere des Zylinders 12 durch ein Eintrittsloch 50 eingeführt, so dass es an der ersten Seite 22 des Kolbens 18 wirkt, um ihn in axialer Richtung entgegen dem Druck des Gases im Speicher zu bewegen, bis sich das Ventil 16 in geöffneter Position entsprechend der Darstellung in Fig. 1 befindet. Wenn ein Schliessen des Ventils 16 gewünscht ist, lässt man die Hydraulikflüssigkeit in dem Zylinder 12 schnell über das Loch 50 entweichen, so dass das Hochdruckgas an der zweiten Seite 48 des Kolbens 18 den Kolben in axialer Richtung in Schliessposition bewegen kann.

Die bekannte Ventilbetätigung 10 bildet somit eine zuverlässige Einrichtung zum Öffnen und Schliessen des Ventils. Die verhältnismässig starre Kupplung 30 führt jedoch dazu, dass alle Kraft an dem Kolben 18 auf den Schliesskörper 38 wirkt, so dass eine Beschädigung des Ventils bei der rückseitigen Anlageposition der Fläche 35 an dem Schaft 32 und der Fläche 37 an der Haube 34 auftreten kann, wenn der Druck der Hydraulikflüssigkeit und der Druck des Gases nicht genau eingehalten werden. Ausserdem ist es offensichtlich, dass ein Begrenzen der Kraft bei der rückseitigen Anlage kompliziert ist, wenn das Hochdruckgas in dem Speicher möglicherweise durch Leckage oder Bruch des Speichers entweichen kann. Einige Ventilbetätigungen dieser Art wurden deshalb verbessert, so dass sie einen Teilverschluss über dem zweiten Ende 44 des Zylinders 12 aufweisen, um die Aufwärtsbewegung des Kolbens 18 zu begrenzen, wenn sich der Ventilschliesskörper in geöffneter Position befindet. Der Abstand jedoch zwischen dem Verschluss am zweiten Ende 44 und der rückseitigen Anlage liess sich jedoch nicht zufriedenstellend mit akzeptierbaren Toleranzen herstellen, um zu gewährleisten, dass nicht an der rückseitigen Anlage eine übermässige Kraft auftritt. Offensichtlich würden Ausdehnungen und Zusammenpressungen an dem Betätigungsschaft 20 und dem Ventilschaft 32 auftreten, so dass entweder die volle Kraft der Hydraulikflüssigkeit auf die rückseitige Anlage wirkt oder ev. keine Kraft, wenn der Kolben 18 sich an dem Verschluss befindet und die Schäfte zu lang sind, um den Ventilschliesskörper 36 in rückseitige Anlageposition zu bringen.

Es wurden deshalb verschiedene Kupplungseinrichtungen vorgeschlagen, die sich von der Kupplungseinrichtung 30 nach Fig. 1 unterscheiden. Diese nicht dargestellten Einrichtungen verwenden eine Feder für die Totpunktbewegung, so dass der Kolben 18 voll am Verschluss am zweiten Ende 44 des Zylinders 12 anliegen kann, während eine vorgegebene Kraft auf den Ventilschaft 32 übertragen wird, um einen richtigen Abstand und einen geeigneten Druck für die rückseitige Anlage zu erhalten. Durch die vorliegende Erfindung soll eine derartige Kupplungseinrichtung ersetzt werden, so dass eine einfachere und direkter kuppelnde Einrichtung als die Kupplungseinrichtung 30 verwendet werden kann und dennoch ein genaues rückseitiges Anliegen (back seating) gewährleistet ist.

Die Fig. 1 zeigt auch eine Ausführung, durch die gewährleistet ist, dass Hydrauliköl nicht in den Innenraum 46 des Speichers 38 durch Leckage eindringen kann. Der Kolben 18 hat hierfür ein Paar von Dichtringen 52, und sollte der Dichtring 52 benachbart zu der ersten Seite 22 Hydraulikflüssigkeit durchlassen, so sind Mittel vorgesehen, durch die verhindert wird, dass Hydraulikflüssigkeit durch den anderen Dichtring 52 gelangen kann .Diese Mittel bestehen aus radial verlaufenden Kanälen 54, die mit dem Raum zwischen den Dichtringen 52 und dem axialen Kanal 56 des Betätigungsschaftes 20 in Verbindung stehen. Der Kanal 56 erstreckt sich zu dem verlängerten Ende 28 des Betätigungsschaftes 20, um an einem Anschluss 58 zu enden, der wahlweise zur Atmosphäre geöffnet werden kann. Sollte somit eine Leckage auf die beschriebene Weise auftreten, so gelangt die Hydraulikflüssigkeit durch die Kanäle 54 und den Axialkanal 56 über den

642 728

Anschluss 58 zur Atmosphäre nach aussen. Da der Innenraum 46 des Speichers 38 sich auf einem wesentlich höheren Druck befindet als diese Kanäle, kann die Hydraulikflüssigkeit nicht durch den Dichtring 52 an der zweiten Seite 48 des Kolbens 18 hindurchdringen.

Wie die Fig. 2 zeigt, kann die bevorzugte Ausführungsform der Kraftbegrenzungseinrichtung 60 an einer Ventilbetätigungseinrichtung 62 verwendet werden, die ebenfalls einen Zylinder 64 aufweist, der ähnlich ist wie der Zylinder 12 der zuvor erwähnten bekannten Einrichtung. Falls nicht ausdrücklich erwähnt, entsprechen somit die verschiedenen Teile der Betätigungseinrichtung 62 den zuvor erwähnten Teilen der bekannten Einrichtung 10.

Die Kraftbegrenzungseinrichtung 60 hat einen primären Kolben 66, der in dem Zylinder 64 axial verschiebbar angeordnet ist, um den Ventilschliesskörper in die gewünschte Position zu bewegen. Der Kolben 66 hat jedoch eine zylindrische Bohrung 70, die einen Durchmesser D aufweist und eine Öffnung 72 an der ersten Seite 74 des Kolbens 66, so dass ein kleinerer Querschnittsbereich vorhanden ist als in der Bohrung 70. Ein Betätigungsschaft 76 erstreckt sich mit Spiel durch die Öffnung 72 von der ersten Seite 74 durch ein Loch 78 in einem ersten Ende 80 des Zylinders 64 und endet an einem verlängerten Ende, das sich ausserhalb des Zylinders 64 befindet und mit dem Ventilschaft auf die gleiche Weise verbindbar ist wie bei der bekannten Betätigungseinrichtung 10. Ein sekundärer Kolben 82 ist an seiner ersten Seite 84 mit dem anderen Ende 86 des Schaftes 76 befestigt und in der zylindrischen Bohrung 70 angeordnet, um durch einen Teil des primären Kolbens 66, der sich um die Öffnung 72 erstreckt, in ihr gehalten zu werden. Der sekundäre Kolben 82 hat einen Dichtring 88 und befindet sich in gleitendem Dichtkontakt an der Innenwand der Bohrung 70, um in dieser eine begrenzte axiale Bewegung auszuführen.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Kraftbegrenzungseinrichtung 60 haben der Schaft 76 und die Öffnung 72 einen kreisförmigen Querschnitt. Es versteht sich jedoch, dass auch andere Querschnittsformen verwendet werden können.

Der primäre Kolben 66 besteht aus zwei Kolbenorganen,

einem ersten Kolbenorgan 90, das die Bohrung 70 aufweist und einem zweiten Kolbenorgan 92, das an dem ersten Kolbenorgan 70 durch mehrere Schraubenbolzen 94 festgeschraubt ist und die zylindrische Bohrung 70 verschliesst. Jedes Kolbenorgan 90,92 hat einen Dichtring 96, so dass der primäre Kolben 66 im wesentlichen die gleiche Dichtanordnung aufweist wie bei der bekannten Betätigungseinrichtung 10. Der Betätigungsschaft 76 hat ebenfalls einen Axialkanal 98, um einen Leckageweg von einem Raum zwischen den Dichtringen 96 über die Radialkanäle 100 und die zylindrische Bohrung 70 zur Atmosphäre hin zu bilden.

Die so weit beschriebenen Teile sind in den Fig. 3 und 4 unter einer anderen Winkelposition gezeigt. Der primäre Kolben 66 ist jedoch in jeder der Fig. 2,3 und 4 in einer anderen Position gezeigt, um ein leichteres Verständnis für die Kraftbegrenzungseinrichtung 60 zu ermöglichen. Entsprechend wird die Darstellung jeder dieser Figuren getrennt erklärt. Wie in Fig. 2 ersichtlich ist, befindet sich das Ventil noch in geschlossener Position, und Hydraulikflüssigkeit, die über ein Loch 102 in den Innenraum des Zylinders 64 gelangt, bewirkt eine aufwärts gerichtete Kraft an dem primären Kolben 66. Der vorgesehene Durchtritt von Hydraulikflüssigkeit durch die Öffnung72 an dem Betätigungsschaft 76 führt zur Einwirkung der Hydraulikflüssigkeit an der ersten Seite 84 des sekundären Kolbens 82, und der Betrag der zum Heben des Schliesskörpers vom Ventilsitz weg erforderlichen Kraft ist ausreichend gross, so dass die erforderliche Kraft eher durch die an dem primären Kolben 66 wirkende Hydraulikflüssigkeit erzeugt wird als diejenige, die andern sekundären Kolben 82 wirkt. Entsprechend ist der sekundäre Kolbenkopf 82 axial innerhalb der Bohrung 70 für einen direkten Kontakt

3

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

642 728

zwischen dem Kolben 82 und dem Kolbenorgan 90 angeordnet. Die entstehende grosse Kraft wird somit über den Kolben 82 und den Betätigungsschaft 76 übertragen, um das Ventil zu öffnen. Es versteht sich, dass die an dem primären Kolben 66 angewandte Kraft im wesentlichen gleich ist dem Druck der Hydraulikflüssigkeit, multipliziert mit der wirksamen Fläche an der ersten Seite 74 des Kolbens 66 minus dem Druck des Hochdruckgases in dem Speicher multipliziert mit der wirksamen Fläche an der zweiten Seite 104 des Kolbens 66. Entsprechend ist die an dem sekundären Kolben 82 angewandte Kraft gleich dem Druck der Hydraulikflüssigkeit multipliziert mit der wirksamen Fläche an der ersten Seite 84 des Kolbens 82 minus z.B. dem Atmosphärendruck in der Bohrung 70 oberhalb des Kolbens 82 multipliziert mit der Fläche an der zweiten Seite 106 des sekundären Kolbens 82. Obgleich die resultierende Kraft in jedem Fall sich ändert in Abhängigkeit von dem Betrag der Kraft, der durch die Hydraulikflüssigkeit während ihrer Zuführung aufgebracht wird, ist die an dem primären Kolben 66 resultierende Kraft beim Beginn des Öffnens des Ventils grösser. Der direkte Kontakt zwischen dem primären Kolben 66 und dem sekundären Kolben 82 überträgt die Kraft, die an dem Ventilschaft erforderlich ist, um das Öffnen des Ventils einzuleiten. Wenn jedoch einmal die anfänglich erforderliche Öffnungskraft verringert wird, verringert sich entsprechend auch der Druck der Hydraulikflüssigkeit, da der Kolben 66 sich in axialer Richtung in dem Zylinder 64 bewegen kann. Unter diesen Umständen sind die resultierenden Flächen und Drücke so bemessen, dass die primäre Kraft, die den Ventilschaft und den Ventilschliesskörper bewegt, am Sekundärkolben 82 erzeugt. Deshalb bewegt sich der Kolben 82in der Bohrung 70 zu der in Fig. 3 dargestellten Position. Der Betrag der Kraft während dieser Bewegung des Ventilschaftes und des Ventilschliesskörpers entspricht im wesentlichen der Kraft, die erforderlich ist, um die Reibung in der Packung zu überwinden, die den Fortsatz des Ventilschaftes abdichtet, wenn angenommen wird, dass die Strömungsdruckunterschiede verhältnismässig gering sind.

Wie die Fig. 3 zeigt, hat die Hydraulikflüssigkeit den Kolben 66 in axialer Richtung in den Zylinder 64 zu seinem zweiten Ende 108 bewegt, um den Ventilschliesskörper in seine rückseitige Anlageposition zu bringen. Kurz vor Erreichen der Anlageposition erzeugt die Hydraulikflüssigkeit noch eine resultierende Kraft an dem Kolben 82 und dem Betätigungsschaft76, die grösser ist als die an dem Kolben 66 wirkende resultierende Kraft. Folglich ist der Kolben 82 noch in der zylindrischen Bohrung 70 in oberer Position angeordnet.

Wenn die Aufwärtsbewegung des Betätigungsschaftes 76, die jetzt durch die rückseitige Anlage des Schliesskörpers entsprechend der Darstellung in Fig. 4 begrenzt ist, führt die dem Zylinder 64 zugeführte Hydraulikflüssigkeit zu weiterem Anstieg des Druckes, um zu gewährleisten, dass eine ausreichende Kraft während der rückgestellten Anlage des Schliesskörpers wirkt. Diese Kraft an dem Sekundärkolben 82 und dem Schaft 76 wird ebenfalls bestimmt durch die Fläche an der ersten Seite 84 des Kolbens 82, der zweiten Seite 106 des Kolbens 82 und der entsprechenden, dort wirkenden Drücke. Die Erhöhung des Druckes der hydraulischen Flüssigkeit wirkt sich auch an den wirksamen Flächen an der ersten Seite 74 des Primärkolbens 66 aus. Dieser Kraft von unterhalb des Kolbens 82 und des Kolbens 66 wirkt der Druck des Hochdruckgases entgegen, das an der zweiten Seite 104 des Kolbens 66 wirkt, sie führt jedoch an dem Kolben 82 und dem Kolben 66 zu einer wesentlichen aufwärtsgerichteten Kraft, durch die ihre Aufwärtsbewegung innerhalb des Zylinders 64 fortgesetzt wird, bis der Kolben 66 an dem Kolbenanschlag 110 am zweiten Ende 108 des Zylinders 64 anschlägt.

Obgleich die bevorzugte kraftbegrenzende Einrichtung 60 für jede Art von Ventil, unabhängig von dessen Grösse, verwendet werden kann, ist sie als besonders geeignet angesehen für Kugelbzw. Tellerventile und Schieberventile im Grössenbereich von

150 mm (6") bis 810 mm (32"). Für eine typische Ventilkonstruktion werden im folgenden einige Parameter angegeben. Für ein 400 mm (16")-Schieberventil kann die erwünschte Kraft bei der rückgestellten Anlage des Schliesskörpers zwischen 4988,7 kg 5 (11000 pounds) und 5442,2 kg (12000 pounds) liegen. Ein typisches hydraulisches Antriebssystem für ein solches Schieberventil (16") arbeitet bei einem Druck von 316 kg/cm2 (4500 p.s.i). Dieses Druckniveau reicht aus, um eine Öffnungskraft zu erzeugen, die erforderlich ist, um den Schliesskörper vom Ventilsitz 10 abzuheben, die im Bereich von 58957 kg (130000 pounds) bis 63 492 kg (140000 pounds) liegt. Es ist deutlich, dass ein Hydrauliksystem, das in der Lage ist, eine Zugkraft von dieser Grössen-ordnung am Betätigungsschaft zu erzeugen, ungeeignet wäre für die rückgestellte Anlage des Ventilschliesskörpers. Eine solche 15 Kraft wird deshalb verwendet, wenn die Teile der Ventilbetätigung sich in der in Fig. 2 dargestellten Position befinden. Wenn der Schliesskörper jedoch in rückgestellter Anlage entsprechend der Darstellung in Fig. 4 ist, so wird der Primärkolben 66 an dem Kolbenanschlag 110 durch die Hydraulikflüssigkeit gehalten, die 20 eine wesentlich grössere aufwärtsgerichtete Kraft am Primärkolben 66 bewirkt, als wenn die Hydraulikflüssigkeit unabhängig an dem Sekundärkolben 82 wirkt. Unter dieser Bedingung erzeugt die Hydraulikflüssigkeit an dem Sekundärkolben 82 einen Druck, dem ein vorgegebener Druck, im Ausführungsbeispiel 25 Atmosphärendruck, entgegenwirkt, um eine maximale Zugkraft an dem Betätigungsschaft 76 zu erzeugen, die wesentlich geringer ist als das Hydrauliksystem zu Beginn der Öffnungsbewegung des Schliesskörpers in der Lage ist, aufzubringen.

Entsprechend den jeweiligen Anforderungen, die durch das 30 Ventil gestellt werden, an der die erfindungsgemässe Ventilbetätigung angewandt wird, sind spezifische Dimensionen für die verschiedenen erwähnten Flächen zu bestimmen, an denen die Drücke wirken .Jede Einrichtung zur Kraftbegrenzung ist deshalb speziell für ein Ventil zu entwickeln, abhängig von den zu 35 erwartenden Kräften, die erforderlich sind, um den Ventilschliesskörper vom Ventilsitz abzuheben, den Kräften, die für die rückgestellte Anlage des Schliesskörpers erforderlich sind, sowie den Kräften, die zum schnellen Schliessen des Ventiles benötigt werden.

40 Die kraftbegrenzende Einrichtung 60 kann verwendet werden, um die Zugkraft am Betätigungsschaft während der rückgestellten Anlage zu begrenzen, und ausserdem weist das System Mittel auf, um zu verhindern, dass Hydraulikflüssigkeit über beide Dichtringe 96 in den Innenraum 46 des Speichers 38 eindringen 45 kann. Es gibt weitere Anwendungsmöglichkeiten für die Erfindung, indem z.B. Mittel vorgesehen werden, um den Druck eines Mediums aus einer äusseren Quelle für die richtige Anwendung einer Kraft am Sekundärkolben 82 einzusetzen.

Wie die Fig. 5 zeigt, ist auch eine andere Ventilbetätigung 120 50 vorhanden, bei der Hydraulikflüssigkeit und Hochdruckgas in einem Speicher 122 angewandt werden, wie im Prinzip bereits beschrieben wurde. Die Ventilbetätigung 120 verwendet jedoch ein Paar von Kolben 124,126, die dem Primärkolben 66 der Fig. 2,3,4 entsprechen, die unabhängig voneinander in dem Zylinder 55 128 verschiebbar sind. Beim normalen Betrieb bewegen sich beide Kolben in axialer Richtung in dem Zylinder 128, wobei Hydraulikflüssigkeit an der ersten Seite 130 des Kolbens 124 und Hochdruckgas an der ersten Seite 132 des Kolbens 126 über Löcher 134 angewandt werden, die sich durch eine Endver-60 schlusseinrichtung 136 erstrecken, die starr am Ende des Zylinders 128 befestigt ist.

Die Ventilbetätigungseinrichtung 120 ist jedoch so ausgeführt, dass Hydraulikflüssigkeit verwendet werden kann, um das Ventil zu schliessen, falls die Einrichtung 136 eine Leckage aufweist 65 oder so zerstört wird, dass ein wesentlicher Druckabfall des Hochdruckgases auf ein Niveau erfolgt, das das Schliessen des Ventils nachteilig beeinflusst würde.

Die Ventilbetätigung 120 hat ein rohrförmiges Gehäuse 138,

das an dem Endverschluss 136 befestigt ist und sich von diesem zum oberen Teil des Speichers 122 hin erstreckt. Das rohrförmige Gehäuse 138 hat einen verlängerten Endanschluss 140 ausserhalb des Speichers 122, der mit einem Rohrsystem verbunden ist, das zur Atmosphäre hin geöffnet werden kann. Der Kolben 126 hat ein Rohr 142, das sich von seiner ersten Seite 132 aus erstreckt, um im Innenraum des rohrförmigen Gehäuses 138 aufgenommen zu werden. Zwischen dem rohrförmigen Gehäuse 138 und dem Rohr 142 ist am Endverschluss 136 eine Dichteinrichtung 144 vorgesehen, um einen dichtenden Gleitkontakt zwischen dem Rohr 142 und dem rohrförmigen Gehäuse 138 zu ermöglichen. Das Rohr 142 ist ausreichend lang, um diesen dichtenden Kontakt während der gesamten Axialbewegung des Kolbens 126 aufrecht zu erhalten.

In mindestens einer der aneinandergrenzenden Flächen der Kolben 124,126 ist eine radial verlaufende Rille 146 vorgesehen. Falls somit kein Hochdruckgas zum Schliessen des Ventils zur Verfügung steht, kann Hydraulikflüssigkeit über das verlängerte Ende 140 dem rohrförmigen Gehäuse 138 zugeführt werden. Diese Hydraulikflüssigkeit gelangt dann durch den Innenraum des Rohres 142 und wirkt an der oberen Fläche des Kolbens 124. Wenn Hydraulikflüssigkeit zwischen die Kolben 124,126 geführt wird, so wird der Kolben 126 an dem Endverschluss 136 gehalten und der Kolben 124 bewegt sich abwärts zum Schliessen des Ventiles.

Wie bereits erklärt, ist es ersichtlich, wie die Betätigung 120 zum Schliessen des Ventiles dienen kann, wenn Hochdruckgas verlorenging und wenn ein Betätigungsschaft starr an dem Kolben 124 in einer Weise befestigt ist, die die Erfindung nicht betrifft.

Wie jedoch die Fig. 5 zeigt, ist in dem Primärkolben 124 eine druckbegrenzende Einrichtung 150 vorgesehen und ein Betätigungsschaft 152 vorhanden, an dem sich ein vergrösserter Kolbenkopf als Sekundärkolben 154 befindet. Der Sekundärkolben 154 ist dichtend in einer zylindrischen Bohrung des Primärkolbens 124 verschiebbar. Diese Bohrung verengt sich zu einer Öffnung 158 an der ersten Seite 130 des Kolbens 124. Beim normalen Betrieb wird das mit dem Anschluss 140 verbundene Rohrsystem zur Atmosphäre hin geöffnet, so dass der Raum zwischen den Dichtringen an den Kolben 124,126 mit der

5 642 728

Atmosphäre verbunden ist, um eine Leckage von Hydrauliköl auf gewünschtem Wege zu gewährleisten. Auf diese Weise wirkt auch an der oberen Seite 160 des Kolbens 154 Atmosphärendruck. Die relative Position des Kolbens 154 in der zylindrischen 5 Bohrung 156 ist dabei während der gesamten Bewegung der Kolben 124,126 gleich wie im Ausführungsbeispiel entsprechend den Fig. 2 und 4.

Steht für die Betätigung 120 kein Hochdruckgas zur Verfügung, so kann das Ventil geschlossen werden, indem das mit dem io Anschluss 140 verbundene Rohrleitungssystem gegenüber der Atmosphäre geschlossen und Hydraulikflüssigkeit über den Anschluss in das rohrförmige Gehäuse 138 geführt wird. Die zwischen die Kolben 124 und 126 gelangende Hydraulikflüssigkeit bewegt den Kolben 124 in axialer Richtung zum Schliessen 15 des Ventils. Die Hydraulikflüssigkeit bewirkt eine Abwärtsbewegung des Primärkolbens 124 gegenüber dem Sekundärkolben 154, um einen Kontakt zwischen dem in die Bohrung 156 eingeschraubten Anschlagkragen 170 und dem Kolben 154 herzustellen, so dass an ihm und dem Betätigungsschaft 152 eine 20 Kraft wirkt, die ausreicht, um das Ventil zu schliessen.

Es versteht sich, dass zusätzlich zu den beschriebenen zwei Ausführungsbeispielen auch andere Ventilbetätigungen mit der erfindungsgemässen Einrichtung zur Kraftbegrenzung versehen werden können. Z.B. kann auf ähnliche Weise die Zugkraft an 25 dem Betätigungsschaft bei der rückgestellten Anlage des

Schliesskörpers bei einer Ventilbetätigung begrenzt werden, bei der einfach ein Hydraulikzylinder verwendet wird, so dass wahlweise Hydraulikflüssigkeit einander gegenüberliegenden Seiten eines Kolbenorganes zugeführt wird. Selbst wenn Hydraulikflüs-30 sigkeit beiden Seiten des Kolbens zugeführt wird, kann ein zentraler Hohlraum vorgesehen sein, der mit der Atmosphäre in Verbindung steht, um ebenfalls die Grösse der Zugkraft an dem Betätigungsschaft zu begrenzen, wenn der Kolben sich in einem Zylinder befindet und an einem Anschlag in Richtung zum 35 Öffnen des Ventils.

Obgleich in den beschriebenen Ausführungsbeispielen als Quelle für den Druck eines Mediums am Kolbenkopf Luft bei atmosphärischem Druck angewandt wurde, versteht es sich jedoch auch, dass ein anderes System mit Verwendung von Gas 40 oder einem Fluid mit vorgegebenem Druck mit gleichem Erfolg anwendbar ist.

M

3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

642 728 PATENTANSPRÜCHE

1 .Ventil mit einem in dem Ventilgehäuse zwischen einer geschlossenen und einer offenen Position gradlinig bewegbaren Ventilschliesskörper (36), einem mit dem Ventilschliesskörper verbundenen Ventilschaft (32) und an dem Ventilgehäuse (34) und dem Ventilschaft (32) vorgesehene zusammenwirkende Rückanlage-Sitze (35,37), die sich in gegenseitiger dichtender Anlage befinden, wenn sich der Ventilschliesskörper in vollständig geöffneter Position befindet, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung (10,126) des Ventils einen Primärzylinder (64; 128) aufweist, der einen Primärkolben (66; 124,126) einschliesst, der zwischen einer ersten Position entsprechend der geschlossenen Ventilposition und einer zweiten Position entsprechend einer angenähert offenen Ventilposition linear beweglich ist sowie eine mit einem toten Gang versehene Verbindung (70, 82; 154) zwischen dem Primärkolben und dem Ventilschaft (32), eine Zufuhreinrichtung (50,102) für die Zufuhr eines Fluidums unter Druck zu einer Seite (74,130) des Primärkolbens (66,124, 126) für seine Bewegung von der ersten Position zu der zweiten Position, einen für den Kontakt durch den Primärkolben vorgesehenen Anschlag (110,136) für die Begrenzung der Bewegung des Primärkolbens unter der Wirkung des Fluidums an dieser einen Seite des Primärkolbens in dieser zweiten Position, wobei die Bewegungslänge des Primärkolbens zwischen der ersten und zweiten Position so gewählt ist, dass die Rückanlage-Sitze (35, 37) in dichtenden Kontakt gelangen, kurz bevor der Primärkolben die zweite Position erreicht und eine Einrichtung (38,122) für die Anwendung des Druckes eines Mediums an der anderen Seite (104) des Primärkolbens für seine Bewegung aus der zweiten Position in die erste Position.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mit einem toten Gang versehene Verbindung einen innerhalb des Primärzylinders (64) angeordneten Sekundärzylinder (70) aufweist, in dem ein Sekundärkolben (82) für eine begrenzte Linearbewegung relativ zum Primärkolben (66) eingeschlossen ist, und dass Mittel (72) vorhanden sind für die Anwendung des Druckes eines Fluidums an dem Sekundärkolben (82), um diesen in Richtung zur offenen Ventilposition hin zu drücken, wobei der Druck auf die Rückanlage-Sitze (35,37) begrenzt ist auf die Schubkraft des Druckes des Fluidums, der an dem Sekundärkolben wirkt, wenn der Primärkolben gegen den Anschlag (110) drückt.

3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel für die Anwendung des Druckes eines Fluidums an dem Sekundärkolben (82) aus einem Durchlass zwischen dem sekundären Zylinder (70) und dieser einen Seite (74) des Primärkolbens besteht.

4. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Anwendung des Druckes eines Fluidums an der anderen Seite (104,132) des Primärkolbens (66; 124,126) einen ein Druckgas einschliessenden Speicher (38,122) aufweist, der in Verbindung steht mit dieser anderen Seite (104,132) des Primärkolbens (66; 124,126).

5. Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das an der einen Seite (74,130) des Primärkolbens (66; 124,126) wirkende Fluidum ein hydraulisches Fluidum ist.