DE2218653B1 - Absperrventil mit einem Kolben und einem Hilfsventil - Google Patents

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Sinne zunächst zu einem Minimum wird und danach zwei Verengungen 21 und 23 eine Drosseleinrichtung

sich wieder vergrößert. bildet. Zwischen dem Schieberkolben 15 und dem

Dadurch wird auf einfache Weise erreicht, daß das Kolben 12 befindet sich ein Abschnitt 16, dessen Absperrventil beim Öffnen zunächst schnell einen Durchmesser kleiner ist als der des Schieberkolbens großen Querschnitt freigibt, ohne daß im späteren 5 15, so daß dieser nach Art eines Steuerschiebers eine Verlauf der Öffnungsbewegung der Verschlußteil mit obere und eine untere Steuerkante aμfweist, die mit großer Beschleunigung in die Endlage fährt oder fe- den Verengungen 23 bzw. 21 zusammenwirken. Die dernd zurückgeworfen würde, denn der sich anfäng- beiden Kammern 22 und 24 bilden mit den sie belich mit großer Beschleunigung bewegende Ver- grenzenden Wandungsteilen ein Schiebergehäuse 20, schlußteil wird im späteren Verlauf seiner Bewegung io das aus einem Stück mit dem Deckel 9 besteht. Die durch die Wirkung des sich verändernden Drossel- obere Kammer 24 ist über Bohrungen 25, von denen querschnitts stark gebremst. Gleichzeitig werden in F i g. 1 nur eine gezeichnet ist, mit dem Zylinderübermäßige Werkstoffbeanspruchungen vermieden, raum 30 und die Kammer 22 über eine Bohrung 40 was im Hinblick darauf wesentlich ist, daß der Sitz- großen Querschnitts und über eine am Deckel 9 andurchmesser des Absperrventils etwa 200 mm be- 15 geschlossene Leitung 41 mit dem Hilfsventil 53 verträgt, bunden. Die Leitung 41 setzt sich hinter dem Hilfs-

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Er- ventil 53 in eine Ablaufleitung 76 fort, die zu einem

findung besteht die Drosseleinrichtung aus einem mit Raum niedrigeren Druckes führt, z. B. in die an die

dem Kolben verbundenen Schieberkolben und zwei Austrittskammer 4 angeschlossene, nicht dargestellte

mit diesem zusammenwirkenden, in Achsrichtung 20 Leitung. Die zwischen den Kammern 22 und 24 be-

des Schieberkolbens hintereinander angeordneten findliche Verengung 23 hat einen Durchmesser, der

Kammern sowie zwei Querschnittsverengungen, von etwas größer ist als der des Schieberkolbens 15. Die

denen die eine sich zwischen den Kammern und die Verengung 21 zwischen der Kammer 22 und dem

andere zwischen dem dem Verschlußteil angewende- Zylinderraum 30 hat einen Durchmesser, der dem

ten Zylinderraum und der diesem Raum benachbar- 25 des Schieberkolbens 15 entspricht. Das Hilfsventil 53

ten Kammer befindet, und daß die diesem Zylinder- wird auf nicht näher dargestellte Weise vom Druck

raum benachbarte Kammer mit dem Hilfsventil und des abzusperrenden Mediums in der Eintrittskam-

die andere Kammer mit dem dem Verschlußteil ab- mer 3 beeinflußt, wozu am Gehäuse 18 eine Leitung

gewendeten Zylinderraum verbunden ist. 59 angeschlossen ist. Eine weitere am Gehäuse 18

Aus der am 10. September 1953 bekanntgemach- 30 angeschlossene Leitung 57 dient zum Entwässern der

ten deutschen Patentanmeldung B 14753 XII/47g ist Eintrittskammer 3.

es bekannt, zur Steuerung eines Regelventils zwei Am oberen Ende des Schieberkolbens 15 ist ein

gleichartig betätigte Hilfsventile parallel zu schalten. Zapfen 50 angebracht, der in offener Stellung des

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus Verschlußteils 13 mit einem elektrischen Hubgeber

den übrigen Unteransprüchen. 35 51 zusammenwirkt, der auf dem Deckel 9 angeordnet

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der ist.

folgenden Beschreibung an Hand der Zeichnung er- Das Absperrventil 1 ist beispielsweise an die

läutert. Es zeigt Frischdampfleitung einer Kernreaktoranlage ange-

F i g. 1 einen Schnitt durch ein Absperrventil ge- schlossen und dient als Sicherheitsventil. In diesem

maß der Erfindung und 40 Fall muß es beim Überschreiten eines bestimmten

F i g. 2 das Ventil nach F i g. 1 in Ansicht zusam- Frischdampfdruckes schnell öffnen,

men mit einer besonderen Steuerventilanordnung. Das Absperrventil funktioniert wie folgt: Im Nor-

Gemäß F i g. 1 ist das Gehäuse 18 des als Ganzes malbetrieb der Anlage wird der Verschlußteil 13 auf

mit 1 bezeichneten Absperrventils durch einen Ven- den Sitz 2 gepreßt, und zwar durch den Druck des

tilsitz 2 in eine Eintrittskammer 3 und eine Austritts- 45 Mediums in der Eintrittskammer 3, der über die

kammer 4 unterteilt. In die Eintrittskammer 3 ragt Bohrungen 31 und 32 auf die dem Verschlußteil 13

ein Zylinder 10 hinein, in dem ein Kolben 12 ver- abgewendete Seite des Kolbens 12 wirkt. Steigt der

schiebbar angeordnet ist. Der Zylinder 10 weist an Druck in der Eintrittskammer 3 über einen bestimm-

seinem oberen Ende eine Ringschulter 7 auf, mit der ten Wert, so öffnet das Hilfsventil 53 in der Leitung

er unter Zwischenschaltung zweier Dichtungen 8 zwi- 5° 41. Es pflanzt sich dadurch eine Unterdruckwelle

sehen einem Flansch 5 des Gehäuses 18 und einem vom Hilfsventil 53 aus über die Leitung 41, die Boh-

Flansch 6 eines Deckels 9 eingespannt ist. Die beiden rung 40, die Kammern 22 und 24 und die Bohrungen

Flansche 5 und 6 werden durch Schrauben 11 zusam- 25 in den Zylinderraum 30 fort, so daß das Medium

mengehalten. aus diesem Raum über die Leitungen 41 und 76 ab-

Das untere Ende des Kolbens 12 ist etwas eingezo- 55 strömt. Infolgedessen sinkt der Druck im Zylindergen und bildet den mit dem Sitz 2 zusammenwirken- raum 30, und Kolben 12 und Verschlußteil 13 beweden Verschlußteil 13. An seinem oberen Ende bildet gen sich in öffnendem Sinne, wobei diese stark beder Kolben 12 eine ringförmige Wand 52, die mit schleunigt werden. Die Bohrungen 31 und 32 sind so einer etwa radialen Bohrung 32 versehen ist, die zu- klein, daß der Druck im Zylinderraum 30 näher bei sammen mit einer Bohrung 31 im Zylinder 10 eine 60 dem in der Leitung 76 herrschendem Druck als bei Drosselstelle bildet, über die der dem Verschlußteil dem in der Eintrittskammer 3 herrschendem Druck 13 abgewendete Zylinderraum 30 stets mit der Ein- liegt. Wegen der großen Druckdifferenz erreicht der trittskammer 3 verbunden ist. Im Zylinderraum 30 ist Servokolben 12 schon nach Zurücklegung eines kureine Feder 55 untergebracht, die in Schließrichtung zen Weges eine hohe Geschwindigkeit. Wenn der auf den Kolben 12 wirkt. 65 Schieberkolben 15 mit seiner oberen Steuerkante in

Der Kolben 12 ist über einen zentralen Fortsatz 14 die Verengung 23 einläuft, wird der Querschnitt für

einstückig mit einem Schieberkolben 15 versehen, das aus dem Zylinderraum 30 in die Leitung 41 ab-

der zusammen mit zwei Kammern 22 und 24 und strömende Medium ein Minimum, so daß das Me-

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dium stark gedrosselt wird und die Beschleunigung 73 mit einem Zylinder 74 sowie über eine Drosselabnimmt und schließlich zu Null wird. Ungefähr zu stelle 75 mit der Ablaufleitung 76 verbunden, die zu diesem Zeitpunkt verläßt die untere Kante des Schie- einer Leitung 77 führt, die an die Austrittskammer berkolbens 15 die Verengung 21, so daß wieder eine des Absperrventils 1 angeschlossen ist. Im Zylinder Verbindung größeren Querschnitts zwischen dem Zy- 5 74 ist ein kleiner Servokolben 80 angeordnet, der linderraum 30 und der Leitung 41 hergestellt ist. über eine Stange 81 mit dem federbelasteten Ver-Diese Verbindung, deren Größe von dem Ringquer- schlußteil 82 des Hilfsventils 83 verbunden ist. Das schnitt zwischen dem Kolbenabschnitt 16 und der elektrisch gesteuerte Hilfsventil 63 und das hydrau-Verengung 21 bestimmt wird, ist wesentlich kleiner lisch gesteuerte Hilfsventil 83 sind parallel an der als die vorher existierende Verbindung über die Boh- io Leitung 41 sowie an der Ablaufleitung 76 angerungen 25 und die Kammern 24 und 22. Damit ist schlossen.

der sich zwischen dem Kolbenabschnitt 16 und der Steigt der Druck in der Membrandose 60 über

Verengung 21 einstellende Mediumstrom so gering, einen bestimmten Grenzwert, so schließt der Kon-

daß der Kolben weiterhin gebremst wird, bis er taktsatz 61 den Stromkreis, und die Spule 62 hebt den

schließlich mit sehr kleiner Geschwindigkeit die 15 Anker 64 und damit den Verschlußteil 65 an, so daß

obere Endlage erreicht. dann, wie oben an Hand von Fig. 1 beschrieben, das

Soll das Absperrventil 1 geschlossen werden, so Absperrventil 1 öffnet.

wird das Hilfsventil 53 geschlossen, und es stellt sich Sollte das elektrisch gesteuerte Hilfsventil 63 we-

dann über die Bohrungen 31 und 32 im Zylinder- gen fehlender elektrischer Energie ausfallen, so

raum 30 der gleiche Druck wie in der Eintrittskam- ao spricht das hydraulisch gesteuerte Hilfsventil 83 an.

mer 3 ein. Die Schließfeder 55 und das Eigengewicht In diesem Falle steigt der Druck im Absperrventil 1

bringen dann den Verschlußteil 13 in Schließstellung. über den an der Membrandose 60 eingestellten

Gemäß F i g. 2 ist an Stelle des einzigen Hilfsven- Grenzwert hinaus, was zur Folge hat, daß im Begrentils 53 eine aus zwei Hilfsventilen bestehende Anord- zer 70 der Stufenkolben 71 bei einem zweiten, etwas nung vorgesehen. Diese Anordnung besteht aus 25 höher eingestellten Grenzwert aus der Stufe austritt, einem ersten, elektrisch gesteuerten Hilfsventil 63 wodurch die gesamte Kolbenfläche vom Medium be- und einem zweiten, hydraulisch gesteuerten Hilfsven- aufschlagt wird und der Kolben 71 schlagartig in til 83. Für das elektrisch gesteuerte Hilfsventil 63 ist eine obere Endlage gelangt. Damit gelangt das Mean der Leitung 59 eine Membrandose 60 als Druck- dium auch schlagartig auf den kleinen Servokolben empfänger angeschlossen, die einen Kontaktsatz 61 30 80, der den Verschlußteil 82 plötzlich anhebt, so daß trägt, der im Stromkreis der Spule 62 eines Magnet- die Leitung 41 mit dem niedrigeren Druck der ankers 64 angeordnet ist, an dem der Verschlußteil Ablaufleitung 76 in Verbindung kommt. Das Ab-65 befestigt ist. Es können parallel zum Kontaktsatz sperrventil 1 öffnet dann, wie es oben an F i g. 1 er-61 weitere Kontaktsätze im Stromkreis der Spule 62 läutert wurde.

vorgesehen sein, die von anderen Sicherheitsgrößen 35 Gemäß Fig. 2 ist an der Entwässerungsleitung 57

beeinflußt werden. über ein Ventil 92 ein Kondensattopf 90 angeschlos-

An der Leitung 59 ist außer der Membrandose 60 sen, dessen Ausgang mit der Ablaufleitung 76 verein zum hydraulisch gesteuerten Hilfsventil 83 gehö- bunden ist. Mit Hilfe des Kondensattopfes wird verrender Begrenzer 70 angeschlossen, der einen feder- mieden, daß sich über dem Sitz 2 Wasser ansammelt, belasteten Stufenkolben 71 enthält. Ein durch die 40 das das Absperrventil 1 füllen und dadurch seine si-Stufe gebildeter Ringraum 72 ist über eine Leitung chere Betriebsweise beeinträchtigen könnte.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

linderraum direkt oder über einen großen Quer- Patentansprüche: schnitt und der dem Verschlußteil abgewendete Zy linderraum über mindestens eine Drosselstelle stets

1. Absperrventil, insbesondere für kompressi- mit der Zuströmseite des Ventils verbunden ist und ble Medien, dessen Verschlußteil einen in einem 5 wobei der dem Verschlußteil abgewendete Zylinder-Zylinder verschiebbaren Kolben aufweist, wobei raum über ein Hilfsventil mit einem Raum niedrigeder dem Verschlußteil zugewendete Zylinder- ren Druckes verbindbar ist.

raum direkt oder über einen großen Querschnitt Werden solche Absperrventile derart verwendet, und der dem Verschlußteil abgewendete Zylin- daß sie möglichst rasch einen großen Querschnitt derraum über mindestens eine Drosselstelle stets io freigeben müssen, beispielsweise bei Verwendung als mit der Zuströmseite des Ventils verbunden ist Sicherheitsventil in Kernreaktoranlagen, so stellt sich und wobei der dem Verschlußteil abgewendete die Aufgabe, das stark beschleunigte, aus Verschluß-Zylinderraum über ein Hilfsventil mit einem teil und Kolben bestehende System abzufangen, ohne Raum niedrigeren Druckes verbindbar ist, da- daß zerstörende Kräfte auftreten. Zu diesem Zweck durch gekennzeichnet, daß zwischen 15 sind schon Feder- oder Gaspuffer eingebaut worden, dem dem Verschlußteil (13) abgewendeten Zylin- die jedoch den Nachteil haben, daß das Verschlußsyderraum (30) und dem Hilfsventil (53) eine Dros- stern nicht aperiodisch abgebremst, sondern federnd seleinrichtung (14 bis 16, 21 bis 24) vorgesehen zurückgeworfen wird. Außerdem besteht die Mögist, deren Drosselquerschnitt in Abhängigkeit lichkeit, Flüssigkeitsdämpfer vorzusehen. Bei Abvom Hub des Verschlußteils (13) derart verän- 20 Sperrventilen, deren Kolben vom abzusperrenden dert wird, daß er bei Schließstellung des Ver- Medium betätigt werden, steht der Anwendung solschlußteils (13) ein Maximum aufweist und bei eher Dämpfer das Hindernis im Wege, daß als Bewegung des Verschlußteils (13) in öffnendem Dämpfungsflüssigkeit ausschließlich das abzusper-Sinne zunächst zu einem Minimum wird und da- rende Medium in Betracht kommt, was zu Komplinach sich wieder vergrößert. 25 kationen führt, wenn das abzusperrende Medium

2. Absperrventil nach Anspruch 1, dadurch ge- Dampf ist.

kennzeichnet, daß die Drosseleinrichtung aus Aus der am 12. Januar 1956 ausgelegten deuteinem mit dem Kolben (12) verbundenen Schie- sehen Auslegeschrift M 21810 XII/47g ist eine Vorberkolben (14 bis 16) und zwei mit diesem zu- richtung zur Dämpfung des Schlages beim Schließen sammenwirkenden, in Achsrichtung des Schieber- 30 des Verschlußteils eines in einer Wasserleitung ankolbens hintereinander angeordneten Kammern geordneten Ventils bekannt, um Wasserschläge in (22, 24) sowie zwei Querschnittsverengungen (21, der Leitung und damit Überbeanspruchungen in die-23) besteht, von denen die eine sich zwischen den ser Leitung zu vermeiden. Bei dieser Dämpfungsvor-Kammern (22, 24) und die andere zwischen dem richtung ist ein Drosselspalt vorgesehen, der zwidem Verschlußteil (13) abgewendeten Zylinder- 35 sehen einem mit dem Verschlußteil verbundenen raum (30) und der diesem Raum benachbarten Kolben und dem Zylinder derart vorgesehen ist, daß Kammer (22) befindet, und daß die diesem Zy- er sich bei Bewegung des Verschlußteils in Schließlinderraum (30) benachbarte Kammer (22) mit richtung verengt. Beim Schließen muß also das vom dem Hilfsventil (S3) und die andere Kammer Kolben durch den Spalt verdrängte Wasser einen zu-(24) mit dem dem Verschlußteil (13) abgewende- 40 nehmenden Widerstand überwinden, so daß der Verten Zylinderraum (30) verbunden ist. schlußteil immer langsamer werdend seine Schließ-

3. Absperrventil nach Anspruch 1 oder 3, da- stellung erreicht.

durch gekennzeichnet, daß der Kolben (12) und Eine nach dem gleichen Dämpfungsprinzip arbei-

der Schieberkolben (14 bis 16) aus einem Stück tende Vorrichtung ist aus der deutschen Auslegebestehen. 45 schrift 1 043 738 bekannt. Die Drosselung erfolgt

4. Absperrventil nach Anspruch 2 oder 3 da- hierbei mit Hilfe einer im Verschlußteil angebrachten durch gekennzeichnet, daß die mit dem Schieber- Drosselbohrung, in die ein fest am Ventilgehäuse ankolben (14 bis 16) zusammenwirkenden Kam- gebrachter Stift ragt, der so ausgebildet ist, daß abmern (22, 24) in einem Ventildeckel (9) ange- hängig vom zurückgelegten Weg des Verschlußteils bracht sind. 50 die Drosselwirkung bis zum Ende der Schließbewe-

5. Absperrventil nach einem der Ansprüche 1 gung zunimmt. Bei beiden bekannten Drosselvorrichbis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Ver- tungen ändert sich also der Drosselquerschnitt in schlußteil (13) abgewendete Zylinderraum (30) Richtung der Schließbewegung von einem Maximum eine auf den Kolben (12) wirkende Schließfeder zu einem Minimum.

(55) aufweist. 55 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein

6. Absperrventil nach Anspruch 1, dadurch ge- Absperrventil der eingangs benannten Art eine auch kennzeichnet, daß dem hydraulisch gesteuerten für Gase und Dämpfe brauchbare Dämpfungseinrich-Hilfsventil (53) ein elektrisch gesteuertes Hilfs- tung zu schaffen, bei der kein federndes Zurückwerventil parallel geschaltet ist. fen des Verschlußsystems stattfindet und keine gro-

60 ßen Werkstoffbeanspruchungen auftreten.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß da-

durch, daß zwischen dem dem Verschlußteil abgewendeten Zylinderraum und dem Hilfsventil eine Drosseleinrichtung vorgesehen ist, deren Drossel-

Die Erfindung betrifft ein Absperrventil, insbeson- 65 querschnitt in Abhängigkeit vom Hub des Verdere für kompressible Medien, dessen Verschlußteil schiußtcils derart verändert wird, daß er bei Schließeinen in einem Zylinder verschiebbaren Kolben auf- stellung des Verschlußteils ein Maximum aufweist weist, wobei der dem Verschlußteil zugewendete Zy- und bei Bewegung des Verschlußteils in öffnendem