DE3138753C2

DE3138753C2 - Feuersicherer Ventilantrieb

Info

Publication number: DE3138753C2
Application number: DE3138753A
Authority: DE
Inventors: Billy R. Bruton; Jerome E. Longview Tex. Corneillie; Marion W. White Oak Tex. Perkins
Original assignee: US Industries Inc
Current assignee: US Industries Inc
Priority date: 1980-05-09
Filing date: 1981-09-29
Publication date: 1986-10-23
Also published as: DE3138753A1; DE3153338C2; US4354425A

Abstract

Die Erfindung schafft ein feuersicheres Verstellorgan für ein Absperrorgan, das mit einem verschraubten Absperrorgan von der Art mit Haube zusammenwirkt, um eine Schraubenkammer (66) mit einem äußeren Mantel (50) zu bilden, der das Verstellorgangehäuse (44) abstützt und eine Schranke praktisch ohne Öffnungen bildet, um ein äußeres Feuer daran zu hindern, in direkte Berührung mit den Schrauben oder Schraubbolzen und Muttern, die die Haube (14) mit dem Gehäuse (12) des Absperrorgans verbinden, zu gelangen. Die Schraubenkammer (66) kann auch mit einem Isoliermaterial (68) gefüllt sein. Das Verstellorgan kann eine Rückstellfeder (80) aufweisen, die mit der Verstellorganspindel (30) durch ein Lager (92) derart verbunden ist, daß das Auf- und Abwickeln der Feder nicht zu einem wesentlichen Drehmoment an der Verstellorganspindel führt. Ähnlich kann eine Membran (108) in dem Verstellorgan mit der Verstellorganspindel durch ein Lager (126) derart verbunden sein, daß eine Drehung der Spindel der Membran kein Drehmoment erteilt. Darüber hinaus kann ein Anschlag (72, 74, 76) vorgesehen sein, der die Auswärtsbewegung der Spindel unter dem Einfluß der Feder begrenzt, und durch die zusätzliche Schaffung eines geeigneten gleitenden Eingriffs zwischen dem Membran-Verstellorgangehäuse und der Spindel können das Verstellorgangehäuse und die Membran leicht von dem Rest des Verstellorgans entfernt werden, ohne den Leitungsdruck abzusenken.

Description

a) einen zweiten nach außen gewandten Flansch (40; 194) an der Haube (14; 190) oberhalb des ersten Flansches (18) um eine Kammer (66) dazwischen zu bilden, um die Köpfe oder Muttern der Schrauben (16) aufzunehmen, wenn die Haube an das Gehäuse des Absperrorgans (12) geschraubt ist, und

b) eine Mehrzahl von Schrauben (62), die den Mantel (50; 186) an dem zweiten nach außen gewandten Flansch befestigen.

3. Ventilantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (66) ein wärmeisolierendes Material (68) zum weiteren Verzögern des Angreifens der Hitze an die Schrauben (16) enthält

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Verstellorgansystem für ein Absperrorgan und betrifft insbesondere einen Ventilantrieb, der während extremer Hitzebedingungen, wie bei äußeren Feuern, geschützt werden kann, wobei eine durch Hitze herbeigeführte Beschädigung der unter Druck stehenden Gesamtheit des Absperrmechanismus über ausgedehnte Zeiträume verhindert wird.

Wenn der Haubenaufbau oder Deckelaufsatz eines herkömmlichen Hochdruck-Schieberventils mit dem Ventilgehäuse bzw. Körper zusammengesetzt wird, werden die Schrauben oder Schraubbolzen und Muttern, die den Gehäuse- und Haubenaufbau verbinden, im allgemeinen recht stark unier Spannung gesetzt, um ein Lecken an der Haubenfuge während Zeiträumen, in Hpnpn das Ventil bis auf ssiner, maximale" Arbeitsdruck unter Druck gesetzt wird, zu verhindern.

Darüber hinaus werden diese Bolzen und Muttern aufgrund des Druckes, der auf den Dichtungsbereich der Hauben-Gehäuse-Verbindung wirkt, einer beträchtlichen Beanspruchung unterworfen, wenn das Ventilgehäuse unter Druck gesetzt wird. Im Falle eines ernsten Feuers in großer Nähe des Ventil- und Verstellmechanismus werden die Schraubbolzen und Muttern oder Schrauben, die die Haube am Ventilgehäuse befestigen, recht schnell erhitzt In vielen Fällen tritt ein Ventilversagen während der übermäßigen Hitze des direkten Auftreffens von Flammen auf, da die Bolzen und Schrauben auf eine Temperatur erhitzt werden, die ihre Stärke bis zum Punkt des Versagens vermindert In vielen Fällen ist es wünschenswert, daß Ventile so entworfen und ausgelegt sind, daß sie für ausgedehnte Zeiträume sicher und in Betrieb bleiben, sogar unter Umständen, wo ein direktes Auftreffen von Flammen ihre schnelle Erhitzung verursacht Aus der DE-PS 7 02 734 ist ein Ventil mit einem Schutzgehäuse bekannt innerhalb dessen Schrauben eingeschlossen sind. Diese Schrauben liegen jedoch nicht im Kraftfluß zwischen Ventil und Ventilantrieb, sondern tragen nur die Schaltvorrichtung. Die die Antriebskraft übertragende Schraubverbindung zwischen Gehäuse und Deckel wird durch das Schutzgehäuse nicht abgeschirmt Desweiteren ist aus der DE-PS 11 19 073 ein Ventilantrieb bekannt, der mit einer Haube versehen ist, die einen nach außen gerichteten Flansch zur Verbindung mit einem Absperrventilgehäuse mittels von Schraubenlöchern im Flansch aufgenommenen Schrauben hat In einem Ventilantriebsgehäuse ist eine mit einem Ventilverschlußteil verbundene Antriebsspindel und eine Verstelleinrichtung für die Spindel angeordnet Bei wesentlicher Temperaturerhöhung jedoch wird hier die Festigkeit der Schraubboizen und Muttern auf einen Grad vermindert, bei dem ein Versagen auftritt und die Dichtigkeit der Hauben verloren geht

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Verbindungsschrauben zwischen Ventil und Antrieb vor Hitze zu schützen.

Die Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Ventilantrieb durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Die Zeichnung zeigt eine Vorderansicht eines pneumatischen Ventilverstellorgans, das gemäß der Erfindung aufgebaut ist, wobei sein größerer Teil weggebrochen ist und im Schnitt erläutert ist und mit einer Ansieht, mit der das Verstellorgan verbunden ist, die in gestrichelten Linien teilweise dargestellt ist.

Die Erfindung wird hier insbesondere mit Blick auf pneumatische Ventilverstellorgane erörtert und erläutert. Es ist jedoch klar, daß sich die Erfindung wirkungsvoll auf jegliche Art von Ventilverstell- bzw. Betätigungsmechanismus, wie hydraulische Betreiber, elektrische Betreiber oder Betreiber von Hand, anwenden läßt. In der F i g. 1 ist ein Ventilverstellmechanismus insgesamt mit 10 bezeichnet, der von der pnematisch erregten Art ist, und der so ausgebildet und angeordnet ist, daß er mit dem Haubenabschnitt eines Ventils, wie z. B. eines Schieberventils, das teilweise als 12 in gestrichelten Linien dargestellt ist, verbindbar ist. Der Ventilmechanismus umfaßt ein Ventilgehäuse, und ein insgesamt mit 14 bezeichneter Haubenaufbau ist an dem Gehäuse mittels einer ivielu ^aIiI von Anordnungen aus Schraubenbolzen und -muttern, wie gestrichelt bei 16 dargestellt, befestigt. Der Ventilbetätigermechanismus wird gänzlich durch den Ventilhaubenaufbau getragen, wie es aus dem Folgenden offensichtlich werden wird. Der Haubenaufbau umfaßt einen Haubenflansch 18, in dem eine Mehrzahl von Schraubendurchgängen 20 ausgebildet sind, durch die die Schraubbolzen sich zum ze-

schraubten Zusammenbau innerhalb geeigneter Öffnungen, die im Ventilgehäuse ausgebildet sind, erstrekken.

Der Haubenaufbau umfaßt auch einen Mittelabschnitt 22, durch den ein Spindeldurchgang 24 ausgebildet ist, und wobei ein vergrößerter bzw. verbreiterter Bereich 26 des Spindeldurchgangs eine Dichtungskammer bildet, innerhalb derer eine Dichtung 28 aufgenommen wird. Eine Ventilspindel 30 erstreckt sich durch den Spindeldurchgang 24, die Dichtung 28 und einen Spindeldurchgang 32, der in einem Dichtungsrückhalteteil 34, das durch Verschraubung innerhalb des oberen Bereiches des Haubenaufbaus gehalten wird, ausgebildet ist Der Ventilantrieb ist in gleicher Weise an von Hand betätigbare Zusatzverstell- oder Betätigungssysteme wie auch auf Verstellsysteme, die integrale Ventilspindeln, wie in den Zeichnungen gezeigt, aufweisen, anpaßbar, in vielen Systemen mit Hand-Zusatzbetätigung ist die Spindel innen mit einem Gewinde versehen, um ein Gewindeteil aufzunehmen, das mit dem Schieber verbunden ist Das Gewindeteil ist innerhalb der Spindel enthalten, derart, daß der Lekungsdruck nicht auf irgendeinen Querschnitt des Gewindeteils wirkt

Das Dichtungsrückhalteteil 34 ist so geformt, daß es eine Schmiermittelkammer 36 bildet, die in fluchtender Ausrichtung mit einem Schmiermitteldurchgang 38 angeordnet ist, durch den Schmiermaterial in die Schmiermittelkammer eingespritzt wird. Der Schmiermitteldurchgang ist innerhalb eines Verstellverbindungsflansches 40 ausgebildet, der integral mit dem Haubenaufbau ausgebildet ist und im Abstand vom Haubenflansch 18 angeordnet ist Ein Schmiermittelzuführungsnippel 42 ist schraubbar von dem Verstellverbindungsflansch am äußersten Bereich des Schmiermitteldurchgangs 38 aufgenommen und schafft so eine Einrichtung, durch die Schmiermaterial auf einfache Weise durch den Durchgang 38 in die Schmiermittelkammer 36 eingespritz werden kann. Falls die Dichtung 28 beginnen sollte, undicht zu werden, wird das ausgetretene Fluid durch den Nippel 42 austreten und so jeglichen Druckaufbau zwischen der Spindeldichtung und den O-Ring-Abdichtungen des Dichtungsrückhalters 34 verhindern. Der Nippel stellt somit sicher, daß jegliche Undichtigkeit der Dichtung bemerkt und berichtigt wird.

Um einen einstellbaren Anschlag zur Begrenzung der Abwärtsbewegung der Ventilspindel und -Schiebers zu schaffen, ist ein Anschlagkörper 33 um die Ventilspindel herum vorgesehen, der durch den Dichtungsrückhalter 34 abgestützt wird. Eine außen mit einem Gewinde versehene Anschlaghülse 35 ist senkrecht relativ zu den inneren Schraubwindungen des Anschlagkörpers 33 einstellbar und wird an ihrem Platz durch eine Sicherungsmutter 37 festgehalten. Die Federplatte 34 gerät mit der Anschlaghülse an der gewünschten Grenze ihrer Abwärtsbewegung in Eingriff und erzielt somit eine korrekte Anordnung des Schiebers relativ zum Fließdurchgang und den Sitzen des Ventils.

Wie oben erwähnt, können die Schrauben- und Mutternanordnungen üblicher veschraubter Haubenventile, wenn sie direkter Hitze eines äußeren Feuers ausge-

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avi^t oiiiu, avuiiv-ii Uta £.u V4\»iu ι uiiivi ^.lullet n\*i ιιν,ιι, uuv die Streckgrenze des Materials, aus dem die Schrauben und Muttern aufgebaut sind, drastisch vermindert wird. Unter Bedingungen wo das Ventil einem hohen Druck ausgesetzt ist, kann die durch die Hitze herbeigeführte Verschlechterung der strukturellen Integrität der Schrauben- und Mutternanordnungen ein Nachgeben verursachen, das hinreicht, um zu ermöglichen, daß die Haubenverbindung mit dem Ventilgehäuse ihre dichtende Berührung mit dem Ventilgehäuse verliert und damit ein Lecken des Ventils ermöglicht Wenn das durch das Ventil gesteuerte Erzeugnis entflammbar ist, ist ein Undichtwerden des Ventils natürlich äußerst unerwünscht, da das aus dem Ventil austretende Erzeugnis schließlich das Feuer nähren würde. Es ist daher wünschenswert einen Ventilverstellmechanisraus zu schaffen, der die Erhitzung der Schrauben- und Mutternan-Ordnungen hemmt und dadurch wesentlich ein Versagen der Schraubverbindung und ein Undichtwerden der Haube im Vergleich zu herkömmlichen Ventilkonstruktionen verhindert

Ein Ventilverstellorgangehäuse ist in seiner Gesamtheit mit 44 bezeichnet und weist obere und untere Gehäuseabschnitte 46 bzw. 48 auf. Ein Verstellorganverbindungsmantel 50 ist mit dem unteren Gehäuseabschnitt 48 mittels einer Ringschweißung, wie bei 52 gezeigt verbunden. Der Verstellorganverbindungsmantel 50 ist von im allgemeinen zylindrischer Form und bildet eine innere zylindrische Oberfläche 54, die in enger Passung durch äußere zylindrische Obeflächen 56 bzw. 58, die durch den Haubenflansch 18 und den Vestellorganverbindungsflansch 40 gebildet werden, aufgenommen wird. Eine Mehrzahl von Verbindungsöffnungen 60 ist in dem Mantel 50 ausgebildet, und Verbindungsschrauben 62 erstrecken sich durch die Öffnungen 60 und werden von mit Gewinden versehenen Schraubenlöchern 64 aufgenommen. Die Schrauben 62 befestigen den Mantel 50 und somit das Verstellorgangehäuse 44 zu einer Gesamtanordnung mit dem Verstellorganverbindungsflansch 40. Der Haubenflansch 18 ist so geformt daß er eine Ringschulter 63 bildet, gegen die das untere Ende des Mantels 50 anliegt wodurch die Öffnungen 60 in bezug auf die Schraubenlöcher 62 des Verbindungsflansches 40 richtig angeordnet werden. Da der untere Bereich der zylindrischen Oberfläche 54 an der durch den Haubenflansch 18 gebildeten zylindrischen Oberfläche 56 anliegt, liefert der Haubenflansch eine zum Anschlag dienende und stabilisierende Stütze für den Verstellorganmantel. Es sollte festgehalten werden, daß der Aufbau bzw. die Struktur des Verstellorgangehäuses auch einstückig sein können, wie es der Fall ist, wenn diese Erfndung im Zusammenwirken mit hydraulischen Verstell- bzw. Betätigungssystemen eingebaut wird. Die im Zusammenhang mit pneumatischen Ventilverstellsystemen beschriebene Erfindung ist darüber hinaus bei einem weiten Bereich von Ventilverstellsystemen anwendbar.

Der Verstellorganmantel 50 wirkt mit den im Abstand voneinander befindlichen Flanschen 18 und 40 zusammen und begrenzt eine ringförmige Schutzkammer 66 innerhalb derer die oberen Bereiche jeder der Schrauben und die verschiedenen Muttern der Anordnungen aus Schrauben und Muttern angeordnet sind. Wenn gewünscht, kann die Schutzkammer 66 mit Luft angefüllt sein, die, natürlich, ein schlechter Wärmeleiter ist. Alternativ, falls eine zusätzliche Wärmeisolationseigenscbaft innerhalb der Schutzkammer 66 gewünscht wird, kann eine bestimmte Menge Isolationsmaterial 68 die SchutzEigenschaften geschaffen werden und den Anordnungen aus Schrauben und Muttern 16 ermöglicht wird, nicht nur frei von einem direkten Anprall der Flammen zu sein, sondern auch vor schneller Übertragung von Hitze durch den Gehäuseaufbau geschützt zu sein. Der Mantel schützt auch den Haubenaufbau, einschließlich seiner Schrauben- und Mutternanordnungen, vor Kor-

rosion im Fall, daß das Ventil und die Verstellanordnung in einer korrosiven Umgebung angeordnet sind.

Der untere zentrale Bereich des Haubenaufbaus ist so geformt, daß er eine Bohrung 70 begrenzt, innerhalb derer ein vergrößerter Kopfbereich 72 der Ventilspindel 30 aufgenommen wird. Der Kopfbereich 72 der Ventilspindel ist so geformt, daß er eine kegelstumpfförmige Oberfläche 74 hat, die so ausgebildet und angeordnet ist, daß sie in Eingriff mit einer kegelstumpfförmigen Oberfläche 76 mit abweichendem Winkelverhältnis in der obersten Stellung der Ventilspindel 30 kommen kann. Diese miteinander in Wechselbeziehung stehenden kegelstumpfförmigen Oberflächen fördern wirkungsvoll die Entwicklung einer Metall-zu-Metall-Abdichtung, die dazu beiträgt, eine Spindelundichtigkeit unter Bedingungen zu verhindern, bei denen die Ventilspindel in ihre äußerste Stellung bewegt wird.

Der obere Bereich des Verstellorganverbindungsflansches 40 ist so geformt, daß er eine ringförmige Schulter 78 zur Anordnung einer Feder bildet, um die herum das untere Ende einer Druckfeder 80 angeordnet ist, die gegen die obere Oberfläche des Verstellorganverbindungsflansches 40 anliegt. Der obere Bereich der Druckfeder 80 wird um eine Federanordnungsschulter 82 herum aufgenommen, die durch eine Federrückhalteplatte 84 gebildet wird, wobei die Feder tatsächlich gegen eine ringförmige Anschlagfläche 86 anliegt, die am äußerer) Rand der Federrückhalteplatte ausgebildet ist

Der obere und der untere Gehäuseabschnitt 46 und 48 des Ventilvestellorgangehäuses bilden Verbindungsflansche 102 und 104, die jeweils so geformt sind, daß sie eine Mehrzahl von öffnungen begrenzen, durch die sich eine Mehrzahl von Schrauben 106 zum Zwecke der Befestigung des oberen und unteren Gehäuseabschnittes zu einer Gesamtanordnung erstrecken. Die Schrauben 106 erstrecken sich auch durch eine Mehrzahl von öffnungen, die in einem äußeren Umfangsbereich einer Membran 108 ausgebildet sind, die das Verstellorgangehäuse in eine obere pneumatisch erregende bzw. beaufschlagende Kammer 110 und eine untere Federrück-Stellkammer 112 trennt Die Federrückstellkammer wird zur Atmosphäre über einen Lüftungsstopfen 113 entlüftet, um den Volumenwechsel in der Federrückstellkammer auszugleichen, wenn die Membran 108 bewegt wird. Im Falle eines plötzlichen Druckanstiegs in der Kammer 112 wird der Lüftungsstopfen 113, der aus einem elastomeren, nachgiebigen Material zusammengesetzt ist aus der Lüftungsstopfenöffnung ausgeblasen, wodurch somit eine größere Lüftungsmöglichkeit geschaffen wird, um ein Reißen des Gehäuses zu verhindem. Der innere Umfangsbereich der Membran 108 ist mittels einer Mehrzahl von Schrauben 114 mit einer Membranplatte 116 verbunden. Ein Membranrückhaltering 118, durch den sich die Schrauben 114 erstrecken, stellt ein hinreichendes Zusammendrücken des inneren Umfangsbereiches der Membran gegen die Membranplatte her, um damit eine zuverlässige gasdichte Abdichtung zu schaffen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Ventilantrieb, versehen mit einer Haube mit nach außen gerichtetem Flansch zur Verbindung mit einem Absperrventilgehäuse mittels von Schraubenlöchern im Flansch aufgenommenen Schrauben und einem Ventilantriebsgehäuse, in dem eine mit einem Ventilverschlußteil verbundene Antriebsspindel und eine Verstelleinrichtung für die Spindel angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilantriebsgehäuse (44; 142; 144) mit einem Mantel (50; 186) verbunden ist, der mit Ausnahme von Haltemittel zur Befestigung des Mantels (50; 186) aufnehmenden Löchern (60) an der Haube (14; 190) keine öffnungen aufweist und sich vom Ventilantriebsgehäuse (44; 142; 144) nach unten zum Eingriff mit dem Flansch (18) außerhalb eier Schraubenlöcher (20) erstreckt um die Schrauben (16), die die Haube (14; 190) mit dem Absperrventilgehäuse (12) verbinden, vor der direkten Berührung mit einem äußeren Feuer zu schützen.

2. Ventilantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur lösbaren Verbindung aufweist: