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Glockenventil zur druckfesten Absperrung von stark
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abrasiven Medien Die Erfindung bezieht sich auf ein Glockenventil
zur druckfesten Absperrung von stark abrasiven Medien, mit einem den Ventilsitz
tragenden Ventilkörper, einem im wesentlichen axial zu einer Symmetrieachse relativ
zum Ventilkörper verschiebbaren Ventilteller, einem am Ventilsitz anliegenden O-Ring
und einem Stelltrieb für die Relativverschiebung von- Ventilkörper und Ventilteller.
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Für die zeitweilige druckfeste Absperrung von stark abrasiven Medien,
wie z.B. von asche- oder staubhaltigen Gasen oder von körnigem Material, wie z.B.
von gemahlener Kohle, werden Glockenventile verwendet, bei denen ein im wesentlichen
kegelförmiger Ventilteller axial zum Förderrohr verstellt wird. Die druckdichte
Absperrung erfolgt bei solchen Ventilen mittels im Ventilsitz eingelassenen O-Ringen.
Da das abrasive Medium, insbesondere bei halboffener Ventilstellung am O-Ring entlang
streift ist letzerer starkem Verschleiß unterworfen. Dies führt zu häufigen Reparaturen
mit den damit verbundenen Betriebsunterbrechungen der Anlage.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die wartungsfreien Standseiten
eines solchen Ventils zu erhöhen und insbesondere den Verschleiß der O-Ringe zu
verringern.
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Erfindungsgemäß gelingt die Lösung dieser Aufgabe durch ein Glockenventil
mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
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Von dem vorbekannten Glockenventil unterscheidet sich das erfindungsgemäße
Glockenventil durch eine in Abhängigkeit von der Ventilstellung axial verschiebbare
Schutzhülse, die an dem das Medium umschließenden und hier als Führungskörper bezeichneten
Teil des Ventilkörpers anliegt. Sie wird beim Abheben des Ventiltellers vom Ventilsitz
zunächst synchron mitgenommen, um nach einem vorgegebenen Stellweg unabhängig vom
Ventilteller in einer Position stehen zu bleiben, bei der ihr dem Ventilteller zugewandter
Rand etwa die Ebene des O-Ringes erreicht hat. Auf diese Weise wird der Materialstrom
vom O-Ring abgehalten. Außerdem hat diese Schutzhülse den Vorteil, daß sie beim
Schließen des Ventils durch Anlage an den Ventilteller den Materialstrom zu einem
Zeitpunkt unterbricht, an dem dieser noch nicht vom Ventilteller zum O-Ring hin
abgelenkt wird.
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Es ist möglich, diese Schutzhülse sowohl längs der Innenwand als auch
längs der Außenwand des Führungskörpers verschiebbar zu lagern. Im erstgenannten
Fall sind keine äußeren Anbauten am Führungskörper erforderlich.
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Im letztgenannten Fall ist der Ventilsitz an einem den Führungskörper
im Abstand umschließenden Tragkörper zu befestigen und ist die Schutzhülse in der
sich zwischen Führungskörper und Tragkörper bildenden Tasche axial verschiebbar
zu lagern. Um einen druckfesten Abschluß der beidseitig des geschlossenen Ventilkörpers
befindlichen Räume zu erreichen, ist in diesem Fall der Ventilsitz über dem Tragkörper
gasdicht mit dem Führungskörper zu verbinden.
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Der Verschleiß, der mit dem O-Ring in Eingriff gelangenden Oberflächenelemente
des Ventilkörpers läßt sich bedeutend vermindern, wenn diese Oberflächenelemente
einen
um mindestens 10 Grad spitzeren Winkel mit der Symmetrieachse des Ventiltellers
bilden, wie jene näher zur Symmetrieachse gelegenen Oberflächenbereiche.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand zweier in den Figuren
dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Glockenventil im geschlossenen
Zustand und in einer Stellung, bei der der Ventilteller etwa den halben Stellweg
zurückgelegt hat, Fig. 2 das Glockenventil der Fig. 1 in geöffneten Zustand und
Fig. 3 eine andere vereinfachte Konstruktion des Glockenventils im geschlossenen
und geöffneten Zustand.
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Wie die Fig. 1 bis 2 zeigen, umfaßt das Glockenventil 1 einen Ventilkörper
2 mit einem im Ausführungsbeispiel zylindrischen einseitig offenen Führungskörper
3 für das Medium und einen relativ zum Ventilkörper axial verstellbaren, kegelförmig
in die Öffnung des Führungskörpers hineinragenden Ventilteller 4. Der Ventilteller
wird über einen Stelltrieb 5 bewegt. Dieser ist am Führungskörper 3 angeschweißt
und trägt einen in den Hohlraum des Führungskörpers hineinragenden Stellarm 6, an
dem der Ventilschaft 7 über einen Zuganker 8 befestigt ist.
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Im Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 2 ist der Ventilsitz 9 nicht
unmittelbar am Führungskörper 3 sondern mit einem den Führungskörper mit gleichbleibendem
Abstand umschließenden ringförmigen Tragkörper (10) verschweißt.
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Der Tragkörper ist seinerseits wiederum gasdicht mit dem Führungskörper
3 verbunden. Am Ventilsitz ist ein O-Ring 11 mittels eines Klemmringes 12 befestigt.
In dem ringförmigen Spalt zwischen Führungskörper 3 und Tragkörper 10 ist eine Schutzhülse
13 axial verschiebbar geführt. Diese Schutzhülse trägt an ihrem, dem Ventilteller
4 abgewandten Rand eine Schulter 14, die mit einem am unteren Rand des Führungskörpers
außen angebrachten Anschlagring 15 in Eingriff bringbar ist.
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Zwischen der Schutzhülse 13 und dem am Führungskörper 3 befestigten
Ende des Tragkörpers 10 ist eine den Führungkörper umschließende und die Schulter
14 der Schutzhülse 13 an den Anschlagring 14 drückende Druckfeder 16 eingesetzt.
Die Länge der Schutzhülse 13 ist im Ausführungsbeispiel der Figuren 1 und 2 so bemessen,
daß sie bei der Anlage ihrer Schulter 14 am Anschlagring 15 bis über die Ebene des
O-Ringes 11 hinausragt.
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In der im rechten Teil der Fig. 1 gezeigten geschlossenen Stellung
des Glockenventils 1 wird der Ventilteller über den Stellarm 6 des Stelltriebs 5
und den Zuganker 8 gegen den Ventilsitz 9 und den am Ventilsitz befestigten O-Ring
11 gezogen. Zugleich wird die im Spalt zwischen Tragkörper 10 und Führungskörper
3 verschiebbare Schutzhülse 13 vom Ventilteller 4 gegen die Kraft der Druckfeder
16 in diesen Spalt hereingedrückt. Wird nun der Ventilteller 4 über den Stelltrieb
5 abgesenkt, so folgt die durch die Druckfeder 16 an den Ventilteller gedrückte
Schutzhülse dieser Bewegung solange, bis die bei der Anlage ihrer Schulter 14 am
Anschlagring 15 des Führungskörpers 3 ihre stabile Endlage erreicht hat. Während
dieser Bewegungsphase des Ventiltellers werden durch die Anlage der Schutzhülse
13 am Ventilteller körnige Teile des Mediums daran gehindert, längs des Spaltes
zwischen
Ventilteller und Ventilsitz 9 am O Ring 11 vorbeizuströmen.
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Wird der Ventilteller 4 weiter in die in der Figur 2 gezeigte offene
Stellung abgesenkt, so hebt der Ventilteller von der stehenbleibenden Schutzhülse
13 ab und kann das Medium mit seinen abrasiven Bestandteilen durch das Glockenventil
1 hindurchströmen. Dabei wird das Medium durch die bis in die Ebene des O-Ringes
11 vorstehende Schutzhülse 13 daran gehindert, am O-Ring entlang zu strömen. Auf
diese Weise wird der O-Ring auch in der offenen Stellung des Glockenventils vor
Verschleiß bewahrt. Auch beim Schließvorgang wird zunächst der Medienstrom mit seinen
abrasiven Partikeln bei der Anlage der Schutzhülse am Ventilteller unterbrochen,
bevor die Schutzhülse mitsamt dem Ventilteller in die in der Fig. 1 gezeigte geschlossene
Stellung gezogen wird. Dadurch wird verhindert, daß abrasive Teilchen während der
letzten Phase des Schließvorganges durch den Spalt zwischen Ventilteller und O-Ring
strömen oder gar zwischen Ventilteller und O-Ring eingeklemmt werden.
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Infolge des im Vergleich mit den näher zur Symmetrieachse 17 gelegenen
Flächenelementen spitzeren Winkels jener Flächenelemente des Ventiltellers, die
mit dem O-Ring in Eingriff bringbar sind, wird auch der Verschleiß jener mit dem
O-Ring in Eingriff bringbaren Flächenelemente des Ventiltellers 4 vermindert. Sowohl
der Schutz der O-Ringe vor Berührung mit abrasiven Teilchen des Medienstroms, wie
auch der Schutz der mit den O-Ringen in Eingriff bringbaren Flächenelemente des
Ventiltellers führen zu einer bedeutend verlängerten wartungsfreien Stanzzeit des
Glockenventils.
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Die Fig. 3 zeigt eine Abwandlung des Glockenventils 1 der Fig. 1 bis
2. Auch hier besteht der Ventilkörper 18 aus einem Führungskörper 19 für das Medium,
an dem ein Stelltrieb 20 für einen Ventilteller 21 angeschweißt ist. Der Ventilteller
ist ebenso wie beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 2 axial im Führungskörper
19 verstellbar. Abweichend vom Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 2 ist jedoch der
Ventilsitz 22 unmittelbar am offenen Ende des Führungskörpers 19 angschweißt. Am
Ventilsitz ist wieder ein O-Ring 23 mittels eines Klemmringes 24 befestigt. Die
Schutzhülse 25 ist nicht außen sondern innen am Führungskörper axial verschiebbar
gelagert. Der Anschlag 26 zur Begrenzung des Vorschubweges der Schutzhülse ist an
der Innenseite des Führungskörpers befestigt. Er hat die Form eines nach außen offenen
u-förmigen Ringes. Der Anschlag 26 ist mit einer Schulter 27 der Schutzhülse 25
in Eingriff bringbar. Der Schaft 28 des Ventiltellers ist in einen inneren Ring
29 der Schutzhülse 25 geführt. Ein die Schutzhülse gegen den Anschlag bzw. Ventilteller
drückenden Druckfeder 30 ist über den Schaft 28 des Ventiltellers 21 gestülpt und
durch einen Deckkörper 31 gegen Staubeinfall geschützt.
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Beim Öffnen des Ventiltellers 21 dieses Glockenventils 32 folgt zunächst
die durch die Druckfeder 30 gegen die Ventilteller gedrückte Schutzhülse 25 solange
dem Ventilteller 21, bis sie mit ihrer, dem Ventilteller abgewandten Schulter 27
an den inneren Anschlagring 26 des Führungskörpers 19 zur Anlage gelangt. In dieser
Stellung befindet sich ihr, dem Ventilsitz zugewandter Rand in einer Ebene, die
etwa der Ebene des O-Ringes 23 entspricht. Beim weiteren Absenken des Ventiltellers
21 kann die am Anschlag 26 anliegende Schutzhülse 25 nicht mehr folgen und wird
die Druckfeder 30 vom Ventilteller
zusammengedrückt. Dabei hebt
sich der Ventilteller 21 von der Schutzhülse 25 ab. Das nunmehr durchströmende Medium
wird mit seinen abrasiven Bestandteilen durch die abgesenkte Schutzhülse am O-Ring
vorbeigeleitet. Der Schließvorgang läuft in umgekehrter Reihenfolge ab. Zuerst legt
sich der Ventilteller 21 an der Schutzhülse 25 an und sperrt dabei den Medienstrom
mit seinen abrasiven Bestandteilen ab. Erst danach nimmt der Ventilteller die Schutzhülse
solange mit, bis er am O-Ring 23 des Ventilsitzes 22 anliegt.
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Bei dieser Konstruktionsweise wird der Tragkkörper 10 des Ausführungsbeispiels
der Fig. 1 bis 2 eingespart und kann der Ventilsitz 22 unmittelbar am offenen Ende
des Führungskörpers angeschweißt sein. Dafür muß jedoch in Kauf genommen werden,
daß der Querschnitt des Führungskörpers durch den einzubringenden Anschlagring 26
und durch die Schutzhülse 25 etwas verengt wird. Die im Ausführungsbeispiel der
Fig. 3 um den Schaft des Ventiltellers 21 gezeigte Druckfeder 30 kann alternativ
ebensogut im Innern des Anschlagrings 26 untergebracht sein.
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Der Führungsring der Schutzhülse am Schaft des Ventiltellers 21 kann
dann bei senkrechtem Einbau des Ventils entfallen. Dabei entfällt dann auch der
Deckkörper 31.
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Diese Konstruktion könnte sich beispielsweise dort empfehlen, wo eine
Nachrüstung einer Schutzhülse erforderlich ist und sich die Anbringung eines äußeren
Tragkörpers, wie beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2, aus Platzgründen verbietet.
Im übrigen ist die Konstruktion des Glockenventils nicht an die zylindrische Ausbildung
von Führungskörper und Schutzhülse gebunden, wenngleich eine solche fertigungstechnische
Vorteile mit sich bringt.
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13 Patentansprüche 3 Figuren
Bezuaszeichenliste
Glockenventil 1 32 Ventilkörper 2 18 Führungskörper 3 19 Ventilteller 4 21 Stelltrieb
5 20 Stellarm 6 Ventilschaft 7 28 Zuganker 8 Ventilsitz 9 22 Tragkörper 10 O-Ring
11 23 Klemmring 12 24 Schutzhülse 13 25 Schulter 14 27 Anschlagring 15 26 Druckfeder
16 30 Symmetrieachse 17 Innerer Ring 29 Deckkörper 31