DE102016103323A1

DE102016103323A1 - Armatur mit Öffnungsunterstützung

Info

Publication number: DE102016103323A1
Application number: DE102016103323.5A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: ADAMS ARMATUREN GmbH
Current assignee: ADAMS ARMATUREN GmbH
Priority date: 2016-02-25
Filing date: 2016-02-25
Publication date: 2017-08-31
Also published as: WO2017144354A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Öffnen einer Abschnitt der Armatur, die ein Ventilgehäuse (1) und einen in dem Ventilgehäuse (1) angeordneten Ventilsitz (2) aufweist, welchem ein Ventilkörper (3) zugeordnet ist, der über einen außerhalb des Ventilgehäuses liegenden Antrieb (5) über Kraftübertragungselemente (4) betätigbar ist, wobei an dem Ventilkörper (3) und an dem Ventilsitz (2) aufeinander einwirkende Magnete (6a, 6b) vorgesehen sind, die ein Magnetpaar bilden und von denen einer als Elektromagnet (6b) ausgebildet ist, dessen Magnetfeld auf den anderen Magneten (6a) abstoßend einwirkt. Um bei einer solchen Vorrichtung ausreichende Losbrechkräfte oder Losbrechmomente in den Ventilkörper (3) einleiten zu können, schlägt die Erfindung vor, dass dem Elektromagneten (6b) zur Stromversorgung eine Stoßstromquelle (7) zugeordnet ist, deren Entladungsstrom das abstoßende Magnetfeld des Elektromagneten (6b) erzeugt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Öffnen einer Absperrarmatur, die ein

– Ventilgehäuse und einen in dem Ventilgehäuse angeordneten Ventilsitz aufweist,
– welchem ein Ventilkörper zugeordnet ist,
– der über einen außerhalb des Ventilgehäuses liegenden Antrieb über Kraftübertragungselemente betätigbar ist,
– wobei an dem Ventilkörper und an dem Ventilsitz aufeinander einwirkende Magnete vorgesehen sind, die ein Magnetpaar bilden und von denen einer als Elektromagnet ausgebildet ist, dessen Magnetfeld auf den anderen Magneten abstoßend einwirkt.

Bei Absperrarmaturen ergibt sich unabhängig von Bauart (z. B. Klappenventil, Schieberventil, Hubventil etc.) oder Funktion oft das Problem, dass der Ventilkörper sich in der Absperrstellung in oder an dem Ventilsitz festsetzt. Dieses Problem ergibt sich insbesondere, wenn zur Erzielung einer guten Abdichtung eine große Flächenpressung zwischen den Dichtflächen von Ventilsitz und Ventilkörper erzeugt werden muss, beispielsweise durch eine keilförmige oder konische Gestalt dieser Dichtflächen. Hinzu kommt, dass sich der Ventilsitz und der Ventilkörper zum Beispiel durch unterschiedliche Wärmedehnung gegeneinander verkeilen können. Bei lange andauernder Absperrstellung kommt es auch vor, dass sich an den Dichtflächen von Ventilsitz und Ventilkörper durch Abscheidungen aus dem Fördermedium Verkrustungen ergeben, die mit der Einleitung des Öffnungsvorganges aufgebrochen werden müssen.
Um die Absperrarmatur jederzeit problemlos öffnen zu können, ist es normalerweise üblich, den Antrieb und die vom Antrieb zum Ventilkörper führenden Kraftübertragungselemente so zu dimensionieren, dass sie die zum Lösen des in der Absperrstellung festsitzenden Ventilkörpers erforderlichen Losbrechkräfte bzw. Losbrechmomente aufbringen können. Das bedeutet, dass der Antrieb und die zum Ventilkörper führenden Kraftübertragungselemente oft erheblich überdimensioniert werden müssen, d.h. wesentlich stärker ausgelegt werden müssen, als zur normalen Bewegung des Ventilkörpers erforderlich ist. Die hierdurch entstehenden Mehrkosten sind erheblich.
Nach dem Stand der Technik ist es im Prinzip bekannt, die Relativbewegung zwischen dem Ventilkörper und dem Ventilsitz einer Absperrarmatur durch zusätzliche Hilfsmittel zu unterstützen. So sind zum Beispiel bei der Absperrarmatur der eingangs genannten Art (vergl. US 3 325 140 ) am Ventilsitz und am Ventilkörper Elektromagnete vorgesehen, die ein Magnetpaar bilden, deren Magnetfelder je nach elektrischer Beschaltung anziehend oder abstoßend aufeinander einwirken und auf diese Weise mit zusätzlichen Öffnung- oder Schließkräften auf den Ventilkörper einwirken, wobei der Ventilkörper im Übrigen durch einen außerhalb des Ventilgehäuses liegenden Antrieb über Kraftübertragungselemente betätigbar ist.
Bei diesem Stand der Technik wird der am Ventilsitz befindliche Elektromagnet über eine stetige Gleichstromquelle mit elektrischer Energie versorgt. Die Energieversorgung des am Ventilkörper befindlichen Elektromagneten erfolgt demgegenüber mittels einer polumschaltbaren stetigen Gleichstromquelle, sodass das Magnetfeld dieses Elektromagneten auf einfache Weise umgepolt werden kann, um je nach Bewegungsrichtung des Ventilkörpers anziehende oder abstoßende magnetische Kräfte erzeugen zu können. Die mit solchen stetigen Gleichstromquellen erzielbaren magnetischen Kräfte reichen allerdings nicht aus, die für das Losbrechen eines in der Absperrstellung festsitzenden Ventilkörpers erforderlichen Losbrechkräfte oder Losbrechmomente zu erzeugen.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, die Absperrarmatur der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass in den Ventilkörper Losbrechkräfte oder Losbrechmomente eingeleitet werden können, die ausreichen, den in der Absperrstellung festsitzenden Ventilkörper vom Ventilsitz zu lösen.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ausgehend von einer Absperrarmatur der eingangs genannten Art vor, dass dem Elektromagneten zur Stromversorgung eine Stoßstromquelle zugeordnet ist, deren Stromimpuls das abstoßende Magnetfeld des Elektromagneten erzeugt.
Durch die Verwendung einer Stoßstromquelle für die Stromversorgung des Elektromagneten ist es möglich, mit dem Elektromagneten für sehr kurze Zeit ein elektromagnetisches Feld mit extrem hoher elektromagnetischer Feldstärke zu erzeugen. Die hierdurch erreichbaren magnetischen Abstoßkräfte reichen aus, den am Ventilsitz festsitzenden Ventilkörper schlagartig vom Ventilsitz zu lösen und somit für den nachfolgenden Öffnungsvorgang freizumachen.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Stromstoßquelle ein kapazitiver Stromspeicher ist. Ein solcher kapazitiver Stromspeicher (z.B. ein elektrischer Kondensator) ist für diesen Einsatzfall besonders gut geeignet, weil er eine ausreichend hohe Speicherkapazität haben kann und die gespeicherte Energie als Entladungsstrom in extrem kurzer Zeit in Form eines Hochstromimpulses abgeben kann. Hinzu kommt, dass kapazitive Stromspeicher kostengünstig sind und im Hinblick auf ihre elektrischen Eigenschaften (Spannung, Stromstärke, Entladezeit etc.) einfach an den jeweiligen Bedarf anpassbar sind.
Die Anordnung und Ausgestaltung der verwendeten Magnete ist weitgehend variierbar und an den jeweiligen Bedarf anpassbar. Besonders einfach ist es, wenn die am Ventilkörper angeordneten Magnete Permanentmagnete sind. Das hat den Vorteil, dass für diese am Ventilkörper befindlichen Permanentmagnete keine Stromzuführung in den Ventilkörper notwendig ist, was wegen dessen Beweglichkeit schwierig wäre.
Alternativ hierzu ist es natürlich auch möglich und unter Umständen auch vorteilhaft, wenn die am Ventilsitz angeordneten Magnete Permanentmagnete sind und die Elektromagnete am Ventilkörper angeordnet sind. Eine solche Anordnung ist sinnvoll, wenn die Stromversorgung der Magnete am Ventilsitz durch die technischen und/oder örtlichen Gegebenheiten nur aufwendig zu realisieren ist.
Unter Umständen kann es auch sinnvoll sein, wenn sowohl die am Ventilsitz als auch die am Ventilkörper angeordneten Magnete Elektromagnete sind. In diesem Fall ist es möglich, im Bedarfsfall die Bewegungsvorgänge des Ventilkörpers zusätzlich zu beeinflussen, zum Beispiel durch eine zusätzliche magnetischen Zuhaltung in der Absperrstellung und/oder eine Dämpfung der Bewegung des Ventilkörpers beim Schließvorgang. In diesem Fall erfolgt natürlich die Stromversorgung der am Ventilsitz bzw. am Ventilkörper angeordneten Elektromagnete zusätzlich über eine Gleichstromquelle, die zweckmäßig polumschaltbar ist.
Zur Intensivierung der Losbrechkräfte oder Losbrechmomente und besseren Unterstützung des Öffnungsvorganges kann es auch sinnvoll sein, wenn die Stromversorgung der Elektromagnete von zwei Magnetpaaren über zwei separate Stoßstromquellen erfolgt. Hierdurch ist es zum Beispiel möglich, zwei Öffnungsimpulse mit einem kurzen zeitlichen Abstand auf den Ventilkörper einwirken zu lassen.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Ventilkörper eine mittels einer Schwenkwelle verschwenkbare Klappe ist, und dass am Umfang von Klappe und Ventilsitz mindestens zwei Magnetpaare vorgesehen sind, die einander gegenüberliegend mit Abstand, insbesondere mit größtmöglichem Abstand, von der Schwenkwelle entfernt angeordnet sind. Bei dieser Ausgestaltung der Armatur und Anordnung der Magnetpaare ist es möglich, in Bezug auf die Schwenkwelle ein besonders großes Losbrechmoment zu erzeugen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1: Schematisch einen Längsschnitt durch einer Vorrichtung gemäß der Erfindung
2: Eine Detailansicht des Bereichs A aus 1
Die in der Zeichnung dargestellte Absperrarmatur weist einen mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnetes Ventilgehäuse auf. Am inneren Umfang des Ventilgehäuses 1 befindet sich ein ringförmiger Ventilsitz 2, der an seinem inneren Umfang mit einer im Wesentlichen konisch gestalteten Dichtfläche 2a versehen ist. Innerhalb des Ventilsitzes 2 befindet sich eine als Ventilkörper dienende Klappe 3, die an ihrem äußeren Umfang eine Dichtfläche 3a aufweist, deren Form der Dichtfläche 2a des Ventilsitzes 2 angepasst ist. Zum Verschenken der Klappe 3 aus der in 1 dargestellten Absperrstellung in die Öffnungsstellung dient eine als Kraftübertragungselement dienende Klappenwelle 4, die von einem nicht dargestellten, außerhalb des Gehäuses angeordneten Antrieb drehend angetrieben wird. Dieser Antrieb ist in 1 durch den Bewegungspfeil 5 angedeutet.
Damit die in der Zeichnung dargestellte Absperrarmatur dicht ist, werden die beiden Dichtflächen 2a und 3a von Ventilsitz 2 und Klappe 3 mit größtmöglicher Flächenpressung gegeneinander gepresst. Diese Flächenpressung wird beim Ausführungsbeispiel durch die Konizität dieser Dichtflächen verstärkt. Dabei kann es vorkommen, dass die Klappe 3 sich in dem Ventilsitz verklemmt und blockiert wird. Diese Blockade kann unter Umständen noch durch aus dem durchströmenden Fördermedium stammende Verkrustungen verstärkt werden. Das Aufbrechen dieser Blockade würde in diesem Fall den Antrieb 5 und die als Kraftübertragungselement dienende Klappenwelle 4 überfordern.
Um das erforderliche Losbrechmoment aufzubringen, sind beim dargestellten Ausführungsbeispiel der als Ventilkörper dienenden Klappe 3 und dem Ventilsitz 2 aufeinander einwirkende Magnete 6a und 6b zugeordnet. Dabei ist der Magnet 6a an der Klappe 3 als Permanentmagnet ausgebildet, während der Magnet 6b am Ventilsitz 2 ist als Elektromagnet ausgebildet ist. Die Anordnung des Permanentmagneten 6a an der Klappe hat den Vorteil, dass zu dessen Stromversorgung keine Stromzuführung in die Klappe 3 notwendig ist.
Wie in 2 im Detail dargestellt ist, ist erfindungsgemäß der dem Ventilsitz zugeordnete Elektromagnet 6b an eine Stoßstromquelle 7 angeschlossen, die kapazitiver Stromspeicher ausgebildet ist. Zur Einleitung des Öffnungsvorganges bei festsitzender Klappe 3 wird von der Stoßstromquelle 7 ein kurzer und hoher Stromimpuls auf den Elektromagneten 6b geschaltet. Dieser Elektromagnet erzeugt hierdurch kurzzeitig ein intensives Magnetfeld, welches abstoßend auf das Magnetfeld des in der Klappe 3 befindlichen Permanentmagneten 6a einwirkt. Die Magnetfelder des Permanentmagneten 6 a und des Elektromagneten 6b sind in 2 durch Feldlinien 8 angedeutet. Die einander abstoßenden Magnetfelder des Permanentmagneten 6a und des Elektromagneten 6b erzeugen in Bezug auf die Schwenkwelle 4 einen intensives, im Öffnungssinne wirkendes Losbrechmoment, welches die festsitzende Klappe 3 aus ihrer Blockade löst. Den anschließenden Öffnungsvorgang übernimmt in herkömmlicher Art und Weise der Antrieb 5, der über die Schwenkwelle 4 auf die Klappe 3 einwirkt.
Die Anordnung der Magnete kann, wie in der Beschreibungseinleitung diskutiert worden ist, vielfältig variiert werden, solange an Ventilsitz und Ventilkörper ein Magnetpaar mit aufeinander einwirkenden Magneten vorhanden ist, von denen mindestens einer als Elektromagnet ausgebildet ist, der an eine Stoßstromquelle anschließbar ist, deren Stromimpuls ein abstoßendes Magnetfeld erzeugt, welches im Öffnungssinne auf den beweglichen Ventilkörper der Absperrarmatur einwirkt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 3325140 [0004]

Claims

Vorrichtung zum Öffnen einer Absperrarmatur, die ein – Ventilgehäuse (1) und einen in dem Ventilgehäuse (1) angeordneten Ventilsitz (2) aufweist, – welchem ein Ventilkörper (3) zugeordnet ist, – der über eine außerhalb des Ventilgehäuses (1) liegenden Antrieb (5) über Kraftübertragungselemente betätigbar ist, – wobei an dem Ventilkörper (3) und an dem Ventilsitz (2) aufeinander einwirkende Magnete (6a, 6b) vorgesehen sind, die ein Magnetpaar bilden und von denen einer als Elektromagnet (6b) ausgebildet ist, dessen Magnetfeld auf den anderen Magneten (6a) abstoßend einwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass dem Elektromagneten (6b) zur Stromversorgung eine Stoßstromquelle (7) zugeordnet ist, deren Stromimpuls das abstoßende Magnetfeld des Elektromagneten (6b) erzeugt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoßstromquelle (7) ein kapazitiver Stromspeicher ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die am Ventilkörper (3) angeordneten Magnete Permanentmagnete (6a) sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die am Ventilsitz angeordneten Magnete Permanentmagnete sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die am Ventilsitz als auch die am Ventilkörper angeordneten Magnete Elektromagnete sind.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgung der am Ventilsitz oder der am Ventilkörper angeordneten Elektromagnete über eine Gleichstromquelle erfolgt.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichstromquelle polumschaltbar an die Elektromagnete angeschlossen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgung der Elektromagnete von zwei Magnetpaaren über zwei separate Stoßstromquellen erfolgt.
Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (3) eine Klappe ist und das am Umfang von Klappe und Ventilsitz (2) mindestens zwei Magnetpaare (6a, 6b) vorgesehen sind, die einander gegenüberliegend mit Abstand, insbesondere mit größtmöglichem Abstand von der Schwenkwelle (4) der Klappe entfernt angeordnet sind.