DE2532651A1

DE2532651A1 - Absperrvorrichtung mit hilfsvorrichtung

Info

Publication number: DE2532651A1
Application number: DE19752532651
Authority: DE
Inventors: Herbert Cook; Norman F Prescott
Original assignee: Atwood and Morrill Co Inc
Current assignee: Atwood and Morrill Co Inc
Priority date: 1974-07-22
Filing date: 1975-07-22
Publication date: 1976-02-05
Also published as: JPS5429728B2; IT1044009B; FR2280009A1; CH591035A5; CA1025836A; ES439653A1; FR2280009B1; JPS5131924A; GB1513779A; DE2532651C2

Description

ATWOOD & MORRILL CO., INC., Salem, Massachusetts, V.St.A.

Absperrvorrichtung mit Hilfsvorrichtung

Die Erfindung betrifft Absperrvorrichtungen, insbesondere Ventile, die für Leitungen bestimnfc sind, welche ein unter Druck stehendes Fluid führen und die nach dem Schließen durch ein anderes unter Druck stehendes Fluid geschlossen gehalten werden. Dies andere Fluid kann z.B. Druckluft sein.

Große Ventile werden häufig so entworfen, daß das Fluid in der Leitung,in die das Ventil eingebaut wird, dazu benutzt wird, um das Schließen des Ventiles zu erleichtern und um es geschlossen zu halten. So besteht z.B. bei großen Dampfabsperrventilen der Hauptverschlußteil aus einem Stück mit dem Absperrglied, welches einen Kolben aufweist, der sich teilweise in einer Hilfskammer befindet, der das Fluid aus der Leitung zugeführt wird, so daß der Verschlußteil von der Kammer weg und auf den Ventilsitz hin bewegt werden kann, ohne daß eine zug?oße Kraft auf das Absperrglied durch die Ventilspindel ausgeübt zu werden braucht. Das Fluid wird kontinuierlich in die Kammer eingelassen, wenn das Ventil

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geschlossen wird, so daß das Absperrglied keinem großen Druckunterschied ausgesetzt ist.

Es gibt jedoch Fälle, in denen es wünschenswert ist, die Kraft, die auf das Absperrglied ausgeübt wird, zu vergrößern, um das Ventil geschlossen zu halten. Das Ventil wird z.B. periodisch auf Dichtigkeit des Ventilsitzes geprüft. Solche Prüfungen werden gewöhnlich unter Anwendung von Luftdruck durchgeführt, der jedoch wesentlich niedriger ist als der Arbeitsdruck an der Einlaß- und Auslaßseite des Ventils. Eine pneumatische Prüfung kann leicht zu einem Druck führen, der das Ventil abhebt und daher eine wirkliche Prüfung der Dichtheit des Ventils nicht zuläßt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die angegebenen Nachteile der üblichen Ventile zu vermeiden.

Gemäß der Erfindung ist daher das Absperrventil in einer Druckmittelleitung mit einem Kolben versehen, der mit der Ventilspindel in Verbindung steht und auf den ein anderes Druckmittel als das in der Leitung befindliche Fluid dazu dient, das Ventil geschlossen zu halten.

Die Merkmale der Erfindung gehen im einzelnen aus den Ansprüchen hervor und werden anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert, das in den Zeichnungen dargestellt ist.

Fig. 1 ist ein Schnitt durch ein Absperrventil gemäß der Erfindung und

Fig. 2 ist ein schematischer Plan, der weitere Teile in Verbindung mit dem Ventil der Fig. 1 zeigt.

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Wie aus Fig. 1 hervor geht, hat das Absperrventil 10 ein Gehäuse 12 mit einem Einlaßteil 14 und einem Auslaßteil 16, die an nicht dargestellte Rohrleitungen angeschlossen werden können, so daß der Einlaßteil 14 und der Auslaßteil 16 zusammen mit den Rohren eine Leitung bilden, welche ein Fluid unter Druck führt, das vom Einlaßteil 14 zum Auslaßteil 16 strömt. Das Gehäuse enthält auch einen Ventilteil 18, der sich nach oben unter einem Winkel zur Strömung des Fluids erstreckt. Innerhalb des Einlaßteils 14 befindet sich eine Einlaßkammer 22 und innerhalb des Auslaßteils 16 eine Auslaßkammer 24. Die Einlaßkammer 22 und die Auslaßkammer 24 sind voneinander durch den ringförmigen Hauptventilsitz 26 getrennt. Ein Verschlußteil 30 legt sich gegen den Ventilsitz 26 an, wenn sich der Verschlußteil 30 in der geschlossenen Stellung nach Fig. befindet.

Das Ventil 10 enthält ferner einen Hilfskolben 32, der mit dem Verschlußteil 30 durch einen rohrförmigen Teil 34 verbunden ist. Der Verschlußteil 30, der Hilfskolben 32 und der rohrförmige Teil 34 bilden zusammen ein Absperrglied. Der Hilfskolben 32 ist innerhalb des Ventilteiles 18 geführt, der einen oberen zylindrischen Abschnitt 35 aufweist, welcher an seiner Oberseite durch einen Deckel 36 abgeschlossen ist, der mit der Oberseite des Ventilteiles 18 verschraubt ist. Der zylindrische Abschnitt 35 und der Debkel 36 bilden eine Hilfskammer 37.

Das Ventil ist in Fig. 1 in seiner geschlossenen Stellung dargestellt. Es wird mit Hilfe einer Feder 38 geschlossen, die an ihrer unteren Seite mit einem Kolben 40 innerhalb eines Kraftzylinders 42 in Verbindung steht. Die Feder 38

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befindet sich daher in dem Kraftzylinder 42 und wird durch den Kolben 40 und die Deckplatte des Zylinders 42 zusammengedrückt. Der Kraftzylinder 42 ist durch Schrauben 44 mit dem Deckel 36 verbunden, so daß der Kraftzylinder 42 stets einen gegebenen Abstand gegenüber dem Ventilgehäuse 12 hat. Der Kolben 40 ist mit einer Kolbenstange 48 verbunden, die an der Stelle 50 an der Ventilspindel 52 befestigt ist.

Eine Druckluftleitung 54 führt zur Unterseite des Kraftzylinders 42, so daß, wenn Luft unter genügendem Druck durch die Leitung 54 zugeführt wird, sie den Kolben 40 gegen die Wirkung der Feder 38 anhebt, um die Kolbenstange 48 und die Ventilspindel 52 nach oben zu bewegen. Hierdurch wird der Hauptverschlußteil 30 angehoben, weil die Spindel 52 einen Absatz 56 aufweist, der sich in einer ringförmigen Platte 58 bewegt, die mit einem Ring 60 innerhalb des rohrförmigen Teils 34 verschraubt ist. Die ringförmige Platte 58 hat einen inneren Durchmesser, der kleiner ist als der Außendurchmesser des Absatzes 56, so daß die Spindel 52 sich nur etwas nach oben bewegen kann, bevor sie den Hauptverschlußteil 30 von dem Ventilsitz 26 abhebt. Der Absatz 56 und die ringförmige Platte 58 bilden eine mit Spiel ausgestattete Verbindung zwischen der Ventilspindel 52 und dem zylindrischen Abschnitt 34.

Die Spindel 52 trägt an ihrem Ende ein Hilfsventil 62, das mit einem Hilfsventilsitz 64 zusammenarbeitet, der eine Hilfsventilöffnung 66 umgibt, die durch den Verschlußteil 30 hindurchgeht. Wenn die Spindel 52 durch Druckluft in der Leitung 54 durch den Kraftzylinder 52 angehoben wird, bewegt sie den Hilfsventilkörper 62 nach oben, so daß das Fluid aus der Hilfskammer 37 durch den Kanal 68 in den Ring 60 ent-

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weichen kann. Hierdurch ist es möglich, daß der Hilfskolben 32 und der Hauptverschlußteil 30 sich nach oben bewegen, ohne Störung durch das Fluid innerhalb der Hilfskammer 37, weil dies Fluid durch die Kanäle 68 und die Hilfsventilöffnung 66 entweichen kann.

Wenn man versucht, das Ventil zu schließen, wird die Druckluft aus der Leitung 54 herausgelassen, so daß der Druck unter dem Kolben 40 abnimmt und die Feder 38 den Kolben 40, die Kolbenstange 48 und die Ventilspindel 52 sowie den Hauptverschlußteil 30 nach unten bewegt. Das Fluid kann in die Hilfskammer 37 eintreten, weil der Hilfskolben 32 einen Durchmesser hat, der etwa s kleiner ist als der der Hilfskammer Hierdurch wird ein großer Druckunterschied zwischen dem Hilfskolben 32 und dem Hauptverschlußteil 30 vermieden. Durch diese Ausgleichsmaßnahmen braucht der Hauptverschlußteil 30 nicht gegen eine große Druckdifferenz bewegt zu werden. Wenn der Hauptverschlußteil 30 sich auf dem Ventilsitz befindet, hat der Druck in der Auslaßkammer 24 das Bestreben, ihn anzuheben und daher das Ventil zu öffnen. Um dies zu verhindern, ist eine zusätzliche Schließ- oder Haltevorrichtung vorgesehen. Diese Vorrichtung bewirkt, daß eine Kraft zusätzlich zu der ausgeübt wird, die zum Schließen von Ventilen dieser Art üblich ist und die das Ventil geschlossen hält.

Zu diesem Zweck ist ein Steuerzylinder 70 zur Steuerung der Schließgeschwindigkeit vorgesehen. Der Zylinder 70 befindet sich koaxial zu dem Kraftzylinder 42 und ist direkt unter ihm angeordnet. Ein Geschwindigkeitssteuerkolben 72 ist an der Kolbenstange 48 befestigt, so daß er sich gleichsinnig und gleichzeitig mit dem Schließkolben 40 bewegt. Ein hydraulisches Druckmittel steht mit dem Geschwindigkeitssteuerzylinder 70 über Druckmittelleitungen 76 und 78 in Verbindung,

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die zu einer Schließ-Steuervorrichtung 80 führen, die in der weiter unten näher erläuterten Weise mit Druckluftleitungen 82 und 84 verbunden ist.

Der Kraftzylinder 42, die Feder 38 und der Kolben 40 sind schematisch als aus einem Stück mit dem Geschwindigkeitssteuerzylinder 70 bestehend dargestellt und mit der Steueranlage 80 der Fig. 2 verbunden. Die Steueranlage 80 enthält ein magnetbetätigtes Zweiwegeventil 90, das sich in einer Druckmittelleitung 92 befindet, welche die hydraulischen Leitungen 76 und 78 aneinander anschließt. In der Leitung 92 befindet sich in Reihe mit dem Ventil 90 ein Durchflußsteuerventil 94. Ein Sicherheitsventil 96 ist über hydraulische Leitungen 98 mit seinen Enden an die Leitung 92 angeschlossen.

Während die hydraulische Leitung 78 von der unteren Seite des Geschwindigkeitssteuerzylinders 70 zur Leitung 92 führt, steht die hydraulische Leitung 76 vom oberen Ende des Geschwindigkeitssteuerzylinders 70 mit einem Luft-Öl- Druckverstärker 100 in Verbindung. Der Luft-Öl-Druckverstärker 100 hat einen Luftzylinder 102 und einen Ölzylinder 104. Der Druckverstärker 100 enthält eine Kolbenstange 106, die einerseits mit dem Luftkolben 108 und andererseits mit dem Ölkolben 110 in Verbindung steht. Wie man aus der Zeichnung ersieht, hat der Luftkolben eine wesentlich größere Fläche als der Ölkolben. Der Ölkolben steht mit einem Ölbehälter 112 über eine Ölleitung 114 in Verbindung. Der Ölbehälter 112 dient als Vorratsbehälter, um sicherzustellen, daß Öl dem Ölzylinder 104 zugeführt wird, wenn der Luft-Öl-Druckverstärker betätigt wird.

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Druckluft kann dem Luftzylinder 102 über Luftleitungen 116 und und ein Vierwegemagnetventil 120 zugeführt und entnommen werden. Beim Betrieb wird die zusätzliche Schließkraft,nachdem das Ventil 10 ganz geschlossen worden ist, durch Einschalten des Magnetventils 90 erzeugt, welches eine Verbindung über die Leitung 92 verhindert, so daß kein Durchfluss zwischen den Leitungen 76 und 78 von der Oberseite zur Unterseite des Geschwindigkeitsregelzylinders stattfinden kann. Danach wird das Vierwegemagnetventil 120 betätigt, so daß Druckluft aus der Druckluftleitung 82 der linken Seite des Luftzylinders 102 (Fig. 2) zugeführt wird und die Luft über die Leitung 118 und 84 in die Außenluft abgeblasen wird. Hierdurch wird der Luftzylinder 108 nach rechts bewegt, um den Druck des Öles in dem Ölzylinder 104 zu steigern, der wesentlich größer als der Druck der Druckluft auf der linken Seite des Luftzylinders 102 ist. Dies ergibt sich aus der großen Flächendifferenz zwischen dem Luftkolben 108 und dem Ölkolben 110. Der Öldruck wird der Oberseite des Geschwindigkeitssteuerzylinders 70 über die hydraulische Leitung 76 zugeführt. Hierdurch wird die zusätzliche Schließkraft erzeugt.

Das Volumen des von der Unterseite des Geschwindigkeitssteuerzylinders 70 verdrängten Öles ist äußerst klein, weil das Magnetventil 90 erst geschlossen wird, wenn der Hauptverschlußteil 30 den Ventilsitz berührt und die Kolbenstange 48 das Ende ihres Hubes im wesentlichen erreicht hat. Wenn eine kleine Menge Öl verdrängt werden müßte, um zu verhindern, daß der Öldruck auf den Geschwindigkeitssteuerkolben 72 nach unten ausgeübt wird, kann dieses Öl leicht von einem Sammelbehälter 122 aufgenommen werden, der durch eine hydraulische Leitung 124 mit der Leitung 92 in Verbindung steht.

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Das Sicherheitsventil 96 soll zur Sicherung dienen. Wenn
nämlich das Ventil 10 sich in der offenen Stellung befindet, und das magnefbetatigte Ventil 90 aus irgend einem Grund in der geschlossenen Stellung ist, dann könnte das Ventil 10 noch geschlossen werden, weil das Öl in dem unteren Ende des Geschwindigkeitssteuerzylinders 70 nach dem oberen Ende verdrängt würde, über das Sicherheitsventil 98.

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Claims

Patentansprüche

Absperrvorrichtung, insbesondere Absperrventil für Druckmittelleitungen, mit einem Einlaß, einem Auslaß, einem Ventilsitz und einem Absperrglied, das über eine Ventilspindel gegenüber dem Ventilsitz bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit der Spindel (52) verbundener Steuerkolben (72) in einem Steuerzylinder (70) gleitend bewegbar ist, daß eine Ölleitung (76) mit dem Steuerzylinder (70) einerseits und andererseits mit einem Luft-Öl-Druckverstärker (100) verbunden ist, daß eine Druckluftleitung über ein Luftventil (120) mit dem Luft-Öl-Druckverstärker verbunden ist, so daß bei Betätigung des Luftventils (120) Druckluft dem Luft-Öl-Druckverstärker zugeführt und Öl unter Druck über eine Ölleitung (76) dem Steuerzylinder (70) zugeführt wird, der den Steuerkolben (72) gegen das Absperrglied drückt.
2. Absperrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerzylinder (70) die Geschwindigkeit regelt, mit der das Absperrventil geschlossen werden kann, daß das Absperrventil ferner eine zweite Ölleitung (78) enthält, die mit dem Zylinder an dem der ersten Ölleitung gegenüberliegenden Ende verbunden ist, daß ein Ölventil (90) zwischen der ersten Ölleitung und der zweiten Ölleitung angeordnet ist, so daß, wenn das Ölventil geschlossen ist, das Öl nur über die erste Ölleitung fließen kann.

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3. Absperrvorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftventil (120) ein Vierwegeventil ist, und daß der Luft-Öl-Druckverstärker (100) einen Luftzylinder (102),einen Ölzylinder (104) sowie einen Ölkolben (110) und einen mit dem Ölkolben verbundenen Luftkolben (108) enthält, daß ferner die Luftleitung (116) mit dem einen Ende des Luftzylinders(108) und eine zweite Luftleitung (118) einerseits mit dem Luftventil und andererseits mit dem anderen Ende des Luftzylinders verbunden ist, so daß das Luftventil so eingestellt werden kann, daß es Druckluft von der ersten Luftleitung zu dem einen Ende des Luftzylinders und Abluft aus dem anderen Ende des Zylinders über die zweite Luftleitung führt, um den Luftkolben (108) und den ölkolben (110) zu bewegen, so daß das öl in der Ölleitung unter Druck gesetzt wird.
4. Absperrvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sicherheitsventil (96) parallel zu dem ölventil (90) angeordnet ist und den Durchfluß von Öl an dem Ölventil vorbei nur in der Richtung auf die erste Ölleitung gestattet.
5. Absperrvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichn ei t , daß ein ölbehälter (112) vorgesehen ist, der mit dem ölzylinder (104) in Verbindung steht.

Re/Pi.

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