DE3632690C2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- DE3632690C2 DE3632690C2 DE3632690A DE3632690A DE3632690C2 DE 3632690 C2 DE3632690 C2 DE 3632690C2 DE 3632690 A DE3632690 A DE 3632690A DE 3632690 A DE3632690 A DE 3632690A DE 3632690 C2 DE3632690 C2 DE 3632690C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- pressure
- valve
- membranes
- valve body
- flow
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21D—NUCLEAR POWER PLANT
- G21D1/00—Details of nuclear power plant
- G21D1/02—Arrangements of auxiliary equipment
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L55/00—Devices or appurtenances for use in, or in connection with, pipes or pipe systems
- F16L55/04—Devices damping pulsations or vibrations in fluids
- F16L55/045—Devices damping pulsations or vibrations in fluids specially adapted to prevent or minimise the effects of water hammer
- F16L55/05—Buffers therefor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17D—PIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
- F17D1/00—Pipe-line systems
- F17D1/20—Arrangements or systems of devices for influencing or altering dynamic characteristics of the systems, e.g. for damping pulsations caused by opening or closing of valves
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C9/00—Emergency protection arrangements structurally associated with the reactor, e.g. safety valves provided with pressure equalisation devices
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Safety Valves (AREA)
- Control Of Fluid Pressure (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auffangen
von Druckstößen eines in Rohrleitungen zu transportierenden
Mediums (Fluids), wie Erdöl oder Erdgas. Die durch die
Rohrleitungen (Pipelines) zu transportierenden Medien
(Fluid) werden mit Hilfe von Pumpen durch die Leitungen
gedrückt, und es sind über die Länge der Rohrleitungen
verteilt Kontrollstationen vorgesehen, welche üblicherweise
auf in den Leitungen angeordnete Ventile wirken, die
einerseits die Durchflußmenge regeln und auch den Druck
des strömenden Mediums in den Rohrleitungcn aufrechterhalten.
Üblicherweise werden Klappenventile verwendet, bei
denen eine in ihrer Winkelneigung im Rohr einstellbare
Klappe die Durchflußmenge des Mediums regelt. Die
Betätigung der Klappe erfolgt mechanisch von außen.
Verschlußeinrichtungen herkömmlicher Art haben strömungs
technisch gesehen meist ungünstige Widerstandsbeiwerte
und bewirken eine starke Wirbelbildung, z. B. bei Klappen
und Kugelhähnen in halb geöffneter Ventilstellung.
Diese Ventile eignen sich nicht dazu, plötzlich
auftretende Druckstöße, welche zu Störungen und
Zerstörungen sowohl im Rohrleitungssystem als auch in
den Ventilen selbst und in den Meßstationen führen
können, aufzufangen und schnellstens abzubauen.
Es sind zwar Ringschieberventile bekannt, bei denen
ein Ventilkörper durch ein Steuermedium pneumatisch oder
hydraulisch derart verschiebbar ist, daß er sich mehr
oder minder einem vorgesehenen Ventilsitz nähert oder
sich auf diesen setzt und hierdurch die Durchflußmenge
des zu transportierenden Mediums regelt. Diese Einrichtungen
eignen sich nicht dazu, Druckstöße aufzufangen, weil
Druckstöße zunächst meßtechnisch erfaßt werden müssen, um
anschließend die Regeleinrichtung in Tätigkeit zu setzen.
Durch die hierdurch bewirkte Zeitverzögerung hat der
Druckstoß deshalb schon längst die Meß- und
Regeleinrichtung passiert, ehe diese zur Wirkung kommt.
Darüber hinaus sind Ventile bekannt, welche aus zwei
Ventilkörpern bestehen, welche gleichzeitig in
entgegengesetzter Richtung wirken und sich auf zwei
vorgesehene Ventilsitze legen, von denen einer in
Strömungsrichtung hinter dem Ventil und der andere in
Strömungsrichtung vor dem Ventil angeordnet ist. Diese
Körper zeigen zwar doppelte Wirkung. Sie sind
beispielsweise über einen Faltenbalg miteinander verbunden
(DE-OS 29 46 511 und DE-OS 27 30 520), wobei die innerhalb
des oder der Faltenbalge liegenden Räume durch besondere
Druckmittel betätigt werden.
Diese Ventile sind sehr aufwendig sowohl in der
Herstellung als auch in der Wartung. Da für die Betätigung
der Kolben auch hier ein besonderes zugeführtes Druckmittel
verwendet wird, eignen sich diese Vorrichtungen ebenfalls
nicht dazu, Druckstöße aufzufangen, da sie zu träge sind.
Außerdem sind diese Ventile in ihrem Aufbau sehr
kompliziert und damit störanfällig.
Gemäß der US-PS 28 64 403 ist ein Verfahren bekannt
geworden, bei dem zum Auffangen von Druckstößen in durch
Rohrleitungen transportierte Medien in einer Erweiterung
der Rohrleitung ein in Strömungsrichtung vor und zurück
bewegbarer Körper vorgesehen ist, der bei Auftreten eines
Druckstoßes auslaßseitig den Strömungsquerschnitt mindert,
und der aus zwei Teilen besteht, zwischen denen wenigstens
ein nachgiebiger in sich abgeschlossener Hohlraum
vorgesehen ist, so daß der Hohlraum bei Auftreten eines
Druckstoßes zusammengedrückt wird und zunächst den
auslaßseitigen Teil in Richtung auf die Auslaßöffnung und
anschließend den einlaßseitigen Teil des Körpers in
Richtung auf die Einlaßöffnung schiebt und hierbei auch
den Querschnitt der eintretenden Flüssigkeit ändert. Diese
Einrichtung arbeitet zu träge und nicht elastisch genug.
Sie ist auch nicht dafür ausgelegt, den Fluß des Mediums,
falls gewünscht, vollkommen zu unterbrechen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfach zu
wartendes, kostengünstiges Ventil anzugeben, das in der
Lage ist, selbsttätig, d. h. zunächst ohne besondere
Steuermittel Druckstöße elastisch aufzufangen, insbesondere
progressiv, und deren Spitzen abzubauen, und das auch als
Schließventil verwendbar ist.
Diese Aufgabe wird durch das kennzeichnende Merkmal
des Anspruches 1 gelöst.
Dadurch, daß die Körper über bewegliche Membranen
beweglich gelagert sind, indem sie beispielsweise bei
Auftreten eines Druckstoßes sich mit der Strömung in
Strömungsrichtung bewegen und auslaßseitig mit der
Fortpflanzungsgeschwindigkeit des Druckstoßes die
Rohrleitung verengen, kehren Teile des Druckstoßes durch
die Verengung bedingt, um und laufen den nachfolgenden
Schwingungen entgegen. Hierdurch werden sehr schnell
arbeitende und wirkungsvolle, insbesondere die Spitzen der
Druckstöße abbauende Ventile benötigt. Da anschließend der
zweite Ventilteil durch den erzeugten Überdruck in der
zwischen den Ventilkörpern liegenden wenigstens einen
Kammer entgegengesetzt zur Strömungsrichtung bewegt wird,
verengt er auch einlaßseitig die Rohrleitung und bewirkt
somit, daß nachfolgende Druckschwingungen aufgefangen
werden. Um Druckschwingungen abzubauen, ist es wenig
sinnvoll, wenn das Ventil auslaßseitig die Rohrleitung
völlig verschließen würde. Deshalb sind die Ventilkörper
in weiterer Ausgestaltung der Erfindung halbschalenförmig
ausgebildet, so daß sich hinter den Halbschalen die
Bewegung der Körper bremsende Wirbel bilden. Das
Funktionsprinzip kommt der Wirkungsweise eines
Stoßdämpfers sehr nahe und arbeitet daher äußerst
zuverlässig und vollkommen selbsttätig.
Bei auftretenden Druckstößen schwingen die
Ventilkörper von links nach rechts und umgekehrt
(Pendelvorgang). Der Schwingungsvorgang kommt erst dann
zur Ruhe, wenn sämtliche Druckschwingungen abgebaut sind.
Drückt man beide Ventilkörper in entgegengesetzter
Richtung auf ihre Auslaß- und Einlaßöffnungen, läßt sich
der Medienfluß in einfachster Weise vollkommen unterdrücken.
Schon kleinste Druckschwingungen bewirken große
Turbulenzen im Fluidstrom. Eine Turbulenzverringerung
hingegen bewirkt eine Einsparung von Pumpenergie.
Dies ist ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen
Verfahrens und des erfindungsgemäßen Ventiles.
Die Verzögerung der Druckbeaufschlagung des
zweiten Ventilkörpers kann dadurch erreicht werden,
daß die Rohrleitung vor oder hinter dem Ventil über
eine Bypass-Leitung mit dem Hohlraum zwischen den
Membranen verbunden ist. Sie tritt aber auch ohne
eine derartige Byass-Leitung auf, wenn zwischen den
Ventilkörpern ein elastisches Medium, z. B. eine Gasblase
vorgesehen ist.
Da ein Druckstoß nicht nur in Strömungsrichtung
auftreten muß, sondern auch entgegengesetzt zur Strömungs
richtung laufen kann, ergibt sich mit Hilfe des Ventiles
dieselbe Wirkung, indem jetzt die Ventilkörper in
Richtung des gegenüberliegenden Ventilsitzes der
Einströmöffnung bewegt werden, und anschließend der
zweite Ventilteil in Strömungsrichtung wirkt.
Das erfindungsgemäße Ventil ist einfach in seiner
Wirkung, darüber hinaus äußerst zuverlässig. Es läßt sich
leicht fertigen und warten, wie den Unteransprüchen und
den Ausführungsbeispielen entnommen werden kann.
Das erfindungsgemäße Ventil eignet sich nicht nur
zum Auffangen von Druckstößen. Selbstverständlich kann
es auch mit einem betriebsfremden Medium betrieben werden,
wenn der Hohlraum zwischen den Ventilkörpern mit einer
Leitung verbunden wird, welche eine Steuerflüssigkeit
oder ein Steuergas der Kammer zuleitet. In diesem Fall
wirkt das Ventil, wie die Ventile nach dem Stand der
Technik, zum Verschließen, Drosseln oder Öffnen der
Leitung.
Weitere Einzelheiten der Erfindung können den
Unteransprüchen sowie der Beschreibung der Zeichnung
entnommen werden.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Er
findung dargestellt. Es zeigt
Fig. 1 eine Darstellung der Vorrichtung zur
Durchführung des Verfahrens;
Fig. 2 eine geänderte Ausführung der Fig. 1 in
vergrößerter Darstellung, wobei im oberen
Teil das dargestellte Ventil in der Offen
stellung gezeigt ist und in der unteren
Hälfte in der geschlossenen Stellung;
Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der
Fig. 2;
Fig. 4 ein geändertes Ausführungsbeispiel des
Ventiles nach Fig. 2;
Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V der Fig. 4;
Fig. 6 das vergrößert dargestellte Ausführungs
beispiel nach Fig. 1;
Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie VII-VII der
Fig. 6;
Fig. 8 ein Anwendungsbeispiel;
Fig. 9 ein geändertes Ausführungsbeispiel der
Bypass-Leitung;
Fig. 10 ein geändertes Anwendungsbeispiel.
In die Rohrleitungen 1 a, 1 b ist mittels Flansche
2 a, 2 b ein generell mit 3 bezeichnetes Ventil einge
paßt, dessen Gehäuse 4 aus zwei Halbschalen 4 a, 4 b
besteht, derart, daß die Schale 4 a entfernt werden kann,
um an das Innere des Ventiles heranzukommen, ohne das
Ventil vollkommen demontieren zu müssen. Das Innenteil des
Ventiles ist so gestaltet, daß es voll austauschbar ist,
so daß zur Reparatur nur ein Ersatzventil eingesetzt wird.
Durch die Rohrleitungen 1 a, 1 b strömt ein Medium 5,
d. h. eine Flüssigkeit oder ein Gas (Erdöl, Erdgas) in
Richtung der Pfeile 5 a, 5 b.
Die Flüssigkeit strömt in einem rotationssymmetrischen
Hohlraum 6 um Ventilkörper 7 a, 7 b herum sowie um im
Gehäuse 4 angeordnete Führungskörper 8 a, 8 b. Die
Führungskörper 8 a, 8 b nehmen Stößel 9 a, 9 b auf, an
deren hinterem Ende Membranen 10 a, 10 b befestigt sind.
Die Membranen 10 a, 10 b sind mit ihrem äußeren Rand zwi
schen den Wandungen der Führungskörper 8 a, 8 b gehalten.
Die Führungskörper 8 a, 8 b sind hierzu in die mit dem Ge
häuse 4 vorgesehene Aufnahme 31 geschraubt. Die Stößel
9 a, 9 b sind kolbenstangenartig ausgebildet und in Rich
tung des Pfeiles 11 bewegbar (Fig. 2), derart, daß sich
die Ventilkörper auf Ventilsitze 13 a, 13 b legen können,
wie im unteren Teil der Fig. 2 dargestellt. Ist der zwischen
den Membranen 10 a, 10 b vorgesehene Hohlraum 14 drucklos,
drücken Spiralfedern 15 a, 15 b die Membranen 10 a, 10 b
in ihre Ausgangslage zurück, wie in Fig. 2 oben dargestellt,
und ziehen hierbei die Stößel 9 a, 9 b so weit zurück, daß
die Ventilkörper 7 a, 7 b die Ein- 12 a und Ausflußöffnung
12 b freigeben. Die Öffnungen 12 a, 12 b weisen Dichtungen
16 a, 16 b auf und sind als Ventilsitz 19 a, 19 b ausgebil
det. Ihre Kanten sind etwa unter 30 bis 60° zur Achse A-A
des Ventiles geneigt, so daß ein günstiger Auftreffwinkel
der Vorderfläche der Ventilkörper 7 a, 7 b erhalten wird.
Bei Auftreten eines Druckstoßes im Rohrteil 1 a
werden die Körper 7 a, 7 b nach rechts bewegt, wodurch der
Querschnitt der Auslaßöffnung 12 b kleiner wird. Ist die
Kammer 14 in sich vollkommen abgeschlossen, d. h. sind
die Kanäle 17 in Fig. 2 mit Verschlußstopfen versehen,
wird ein im Raum 14 vorgesehenes gasförmiges Medium durch
die Bewegung des Ventilkörpers 7 a nach rechts und den von
rechts auf die Ventilkörper 7 b wirkenden Strömungsdruck
zusammengedrückt. Da Gas kompressibel ist, dehnt es sich
anschließend von selbst wieder aus und drückt jetzt den
Ventilkörper 7 a nach links in Richtung auf die Einfluß
öffnung 12 a, so daß auch hier der Durchflußquerschnitt
verringert wird. Durch diese Maßnahmen baut sich eine in
der Flüssigkeit auftretende Druckspitze ab. Bei nachfolgend
auftretenden Druckspitzen wiederholt sich der Vorgang. Mit
anderen Worten, die Ventilkörper 7 a, 7 b pendeln im
Ventil hin und her, und zwar so lange, bis sämtliche Druck
schwingungcn abgebaut sind.
Wird im Rohrleitungsteil 1 a eine Störung meßtechnisch
erfaßt, so tritt in einer Kontrollstelle ein Differenz
druckgeber in Aktion, indem er die Kammern 14 oder 18
druckregelnd beeinflußt. Tritt im Rohrleitungsteil 1 a ein
Druckstoß auf, dann wirkt dieser bei dieser Ausbildung auf
die Ventilkörper 7 a, 7 b in entgegengesetzter Richtung.
Die Stößel 9 a, 9 b drücken deshalb die Membranen 10 a,
10 b in die in Fig. 2 oben eingezeichnete Lage.
Wirkt im Raum 14 zwischen den Membranen ein Druck
mittel, überträgt dieses den Druck auf die Membranen 10 a,
10 b, welche sich aus der oben in Fig. 2 eingezeichneten
Lage in die unten eingezeichnete Lage bewegen und hierbei
die Stößel 9 a, 9 b nach links bzw. rechts drücken, so daß
sich die Ventilkörper 7 a, 7 b in den Ein- und Ausflußöff
nungen 12 a, 12 b auf die Dichtungen 13 a, 13 b legen. Um
diese Wirkung zu erzielen, kann der Druck über eine Bypass-
Leitung 26 (Fig. 1) über einen Kanal 17 in den Raum 14
übertragen werden. Dies hat zur Folge, daß sich die Membrane
10 a nach links und die Membrane 10 b nach rechts bewegt,
wie im unteren Teil der Fig. 2 eingezeichnet, so daß der
Ventilkörper 7 a sich auf den entsprechenden Sitz 13 a der
Einlaßöffnung 12 a legt. Die Rohrleitung 1 a, 1 b ist nun
nach beiden Seiten hin verschlossen.
Wird beispielsweise im Rohrleitungsteil 1 a eine
Störung wirksam und in der Kontrollstelle meßtechnisch
registriert, so tritt in derselben ein Differenzdruckgeber
druckregelnd in Aktion, indem er über Versorgungsleitungen
die Kammern 14, 18 a, 18 b beeinflußt. Ist in diesen
Kammern ein Differenzdruck wirksam, wirkt dieser direkt
auf die Membranen 10 a, 10 b. Da die Membranen über Stößel
9 a, 9 b mit den Ventilkörpern 7 a, 7 b verschraubt sind,
bewirkt ein höherer Druck in den Räumen 18 a, 18 b, daß
sich die Ventilkörper 7 a, 7 b in die Öffnungsstellung be
wegen (Fig. 2 oben). Wird andererseits ein höherer Druck
im Raum 14 erzeugt, so bewegen sich die Ventilkörper
entgegengesetzt und verhindern den weiteren Durchfluß
(Fig. 2 unten). In dieser Lage befinden sich die Ventil
körper 7 a, 7 b auf den Ventilsitzen, den Dichtungen 13 a,
13 b, die Aus- und Einlaßöffnungen sind verschlossen.
Üblicherweise wird aber über den Differenzdruck in
den Kammern 18 a, 18 b, 14 eine ganz bestimmte Öffnungs
stellung gewünscht, um auf Durchflußmenge, Strömungsge
schwindigkeit und Druckhöhe verbrauchsabhängige Größen
einstellen zu können. Diesen Anforderungen wird jeder
Ventiltyp der Erfindung gerecht. Weisen die verbrauchsab
hängigen Größen keine großen Unterschiede auf, so genügt
eine Verbindung der Ventilkammern 14, 18 a, 18 b mit den
vorgesehenen Bypass-Leitungen 26, 27. Für Notfälle kann
auf die Kammer 14 eine über Funk auslösbare Überdruck
patrone wirken.
Die Führungskörper 8 a, 8 b schließen jeweils einen
Hohlraum 18 a, 18 b ein. Die Hohlräume 18 a, 18 b stehen
unter einem geringen Unterdruck, damit sich die Membranen
10 a, 10 b aus der in Fig. 2 oben eingezeichneten Stellung
in die unten eingezeichnete Stellung leicht bewegen können.
Der Unterdruck bewirkt jedoch, daß längs der Stößel 9 a,
9 b das zu transportierende Medium in geringen Mengen in
den Raum 18 a, 18 b eindringen kann. Kanäle 20 a, 20 b
(Fig. 2) münden in den Raum 6, durch den die Flüssigkeit
strömt (Fig. 3), so daß in den Raum 18 a, 18 b eindringende
Flüssigkeit durch die Strömung im Raum 6 aus den Räumen
18 a, 18 b sozusagen herausgesaugt wird. Gleichzeitig ent
steht in den Räumen 18 a, 18 b der gewünschte Unterdruck.
Der Raum 6 weist hierzu flächenmäßig einen größeren Quer
schnitt auf als die Rohrleitungen 1 a, 1 b, so daß hier
kurzzeitig ein größerer Druck bei geringerer Strömungsge
schwindigkeit entsteht.
In den Räumen 18 a, 18 b können meßtechnische Geräte,
zum Beispiel Wärmefühler 21 vorgesehen sein, aber auch
Heizgeräte und dergleichen, um das durchströmende Medium
physikalisch beeinflussen zu können.
Das Ventil gemäß den Fig. 2 und 4 schließt stets dann,
wenn im Raum 14 ein Überdruck erzeugt wird. Es öffnet,
wenn im Raum 14 ein Unterdruck erzeugt wird. Für der
artige steuerungstechnische Maßnahmen ist der Hohlraum 14
mit einem gesonderten Steuermedium zu beaufschlagen. In
diesem Fall wird die Bypass-Leitung 26 durch eine Steuer
leitung 23 ersetzt oder ergänzt, welche in den Raum 14
ein Steuermedium leitet, beispielsweise ein gasförmiges
Medium.
Das Ventil kann aber auch so ausgelegt werden, daß es
dann öffnet, wenn das Steuermedium einen Überdruck er
zeugt. In diesem Fall ist die Leitung 26 und/oder die
Steuerleitung 23 nicht über den Kanal 17 mit dem
Hohlraum 14 zu verbinden sondern über einen Kanal 22
mit den Kanälen 20 a, 20 b, welche in die Hohlräume 18 a,
18 b der Führungskörper einmünden. Wird hier ein Überdruck
erzeugt, dann drückt dieser die Membranen 10 a, 10 b in
die im oberen Teil der Fig. 2 gezeichnete Lage, d. h. die
Stößel 9 a, 9 b und damit die Ventilkörper 7 a, 7 b sind
zurückgezogen und geben die Ein- und Ausflußöffnung 12 a,
12 b frei. In diesem Fall findet die umgekehrte Wirkung
statt, siehe auch Fig. 6.
Auf den Hohlraum 14 kann aber auch über die Leitung
23 ein Medium, beispielsweise ein gasförmiges
Medium durch Freigabe einer Überdruckpatrone oder den
Druck einer Gasflasche wirken. Dies ist bei plötzlich
auftretenden Störungen vorteilhaft, weil beim Erzeugen
eines derartigen Druckes im Raum 14 unmittelbar ein
hoher Druck erzeugt wird, der die Ventilkörper
7 a, 7 b auf die Sitze 13 a, 13 b drückt und den Durchfluß
sperrt.
Die Membranen 10 a, 10 b können aus Metall, vorteil
haft auch aus gummiertem Metall-, Kunststoff- oder Leinen
gewebe, aber auch aus Gummi bestehen. Der Elastizitäts
bereich des Werkstoffes liegt vorteilhaft bei etwa 4 %.
Die Membranen sind mit ihrem Rand 30 a, 30 b zwischen den
Außenwänden der Führungskammern 8 a, 8 b und der Aufnahme
31 mit Hilfe von Schraubgewinden 32, 33 festgeklemmt.
Als Metallgewebemembrane sind sie beispielsweise auf den
Kopf 40 einer Mutter geschweißt, hartgelötet und/oder
auf dieselbe vulkanisiert. Die Mutter greift in eine
Schraube 41, welche den Stößel 9 a oder 9 b durchgreift
und die Ventilkörper 7 a bzw. 7 b auf dem Stößel hält.
Diese Ausbildung ist in Fig. 4 dargestellt.
Fig. 4 zeigt gleichzeitig den Ersatz der Federn 15 a,
15 b durch kegelförmig ausgebildete Spiralfedern 28 a,
28 b. Die kegelförmige Ausbildung der Federn, siehe auch
die Federn 24 a, 24 b der Fig. 6, hat zur Folge, daß die
Baulänge des Ventiles kürzer wird, d. h. sie ist raum
sparend. Außerdem bewirken die Federn nach Lage und Anord
nung, daß ein Druckstoß progressiv abgefangen wird. Im
Raum 45 a, 45 b hinter den Ventilkörpern 7 a, 7 b herrscht
aus strömungstechnischen Gründen stets ein Unter
druck, welcher der Federspannung der Federn 15 a, 15 b,
28 a, 28 b entgegengerichtet ist, wenn die Ventilkörper
7 a, 7 b schalenförmig, d. h. als Halbschalen, wie in den
Figuren dargestellt, ausgebildet sind, wobei die Halb
schalen so angeordnet sind, daß ihre Hohlseite zum Ventil
inneren weist. Da der Strömungsquerschnitt im rotations
symmetrischen Raum 6 so bemessen ist, daß das durch
strömende Medium langsamer durch das Ventil strömt, ent
steht in den Halbschalen ein Unterdruck, der durch
Wirbelbildung erhöht wird. Durch die Federn 15 a, 15 b bzw.
28 a, 28 b und den Unterdruck in den Kammern 18 a, 18 b
sowie den Unterdruck in den Hohlräumen der Halbschalen
bedingt spricht das Ventil bereits auf leichte Druck
änderungen im Raum 14 an.
Das erfindungsgemäße Ventil ist deshalb sehr empfind
lich, d. h. leichtgängig.
Soll das Ringschieberventil ausschließlich Druckstöße,
d. h. deren Energiespitzen eliminieren, genügt der Einbau
einer Ausführung nach Fig. 4. Bis auf die Kanäle 17, 22
können dann alle weiteren Kanäle mit Verschlußstopfen ver
sehen werden. Kanal 22 dient zur Absaugung von Leckagen
aus den Räumen 18 a, 18 b, während Kanal 17 in die
Kammer 14 mündet, wenn dieser mit der Bypass-Leitung
verbunden ist. Ist die Bypass-Leitung mit einer verstell
baren Drossel versehen, sind selbstverständlich auch ein
fache Steueraufgaben, gegebenenfalls durch Handbetrieb,
(Durchflußmengenbestimmung) möglich.
Weitere den Strömungsraum 6 durchgreifende Kanäle
50, 51, 52 können als Spül- und Reinigungsanschlüsse
oder zur Installation von Meßgeräten, welche die momentane
Fluidbeschaffenheit anzeigen, für den Raum 6 vorgesehen
werden. Die anderen Kanäle greifen bis in das Innere des
Ventiles, d. h. in den Raum 14 zwischen den Membranen
10 a, 10 b oder in die Hohlräume 18 a, 18 b und sind ent
weder mit der Bypass-Leitung 26 verbunden oder mit
einer Druckleitung für ein Regelmedium. Es ist aber auch
denkbar, die Leitung mit einem Sicherheitsbehälter zu
verbinden. Die Kanäle sind rotationssymmetrisch um die
Achse A-A angeordnet.
Gemäß Fig. 3 sind die Kanäle 20 a, 20 b über eine
Leitung 20 c mit einem weiteren Kanal 20 d verbunden,
der in den Strömungsraum 6 mündet, so daß in den Räumen
18 a, 18 b aus strömungstechnischen Gründen ein Unterdruck
entsteht. Diese Verbindung ist dann nicht vorteilhaft,
wenn die Beaufschlagung der Membranen 10 a, 10 b aus dem
Raum 18 a, 18 b erfolgt.
Gemäß Fig. 6 sind die Kegelfedern 24 a, 24 b zwischen
den Räumen 8 a, 8 b und den Schalen 7 a, 7 b angeordnet.
Sie wirken jetzt nicht mehr auf die Membranen 10 a, 10 b
sondern unmittelbar auf die Halbschalen 7 a, 7 b und
demzufolge entgegengesetzt zur Ausführung nach Fig. 2 und
4. Diese Ausbildung ist besonders vorteilhaft, wenn man
einerseits die Bauhöhe des Ventiles besonders klein halten
will und/oder eine Ventilausführung wünscht, welche
Einlaß- und Auslaßöffnungen 12 a, 12 b selbsttätig ge
schlossen hält.
Die Bedienungsmöglichkeit des Ventiles ist wahlweise
wechselseitig, d. h. bei Ausüben eines Druckes im Raum 14
wird der Druck auf die Ventilsitze 13 a, 13 b verstärkt.
Das Ventil kann aber auch dann geöffnet werden, wenn im
Raum 18 a, 18 b ein Überdruck erzeugt wird.
Zur Erzeugung eines Über- oder Unterdruckes im Raum
14 zwischen den Membranen muß die Bypass-Leitung 26
oder die Steuerleitung 23 nicht unmittelbar mit dem
Raum 14 verbunden sein. Gemäß Fig. 9 kann die Bypass-
Leitung 26 auf einen Zylinder 33 wirken, in dem ein
Kolben 34 verschiebbar ist, der auf ein gasförmiges
Medium im Raum 35 des Zylinders wirkt. Der Raum 35
ist mit dem Raum 14 verbunden. Die Zwischenschaltung
eines gasförmigen Mediums für Steuerungszwecke ergibt ein
weiches Ansprechen des Ventiles bei Auftreten harter
Schläge.
Der Raum 35 kann über ein Rückschlagventil 36 mit
einer unter Überdruck stehenden Gasflasche 37 verbunden
sein.
Gemäß Fig. 7 sind die den Strömungsraum 6 durch
greifenden Kanäle 17 in einem Körper 29 angeordnet,
der im Querschnitt Rombusform aufweist, um die Strömung
in Richtung der Pfeile 38 im Raum 6 nur wenig zu be
hindern.
Fig. 8 zeigt ein Anwendungsbeispiel für die Kühlwasser
leitung 46 eines Kernreaktors. Die Leitung 46 ist ver
zweigt in die Stränge 46 a, 46 b. In jeder dieser Leitungen
ist ein erfindungsgemäßes Ventil 47 a, 47 b angeordnet,
und zwar derart, daß das Ventil 47 a bei Ausfall des
Steuerfluids schließt und das Ventil 47 b bei Ausfall des
Steuerfluids öffnet. Bei diesem Anwendungsbeispiel sollte
das Ventil 47 a in den Hohlräumen 18 a, 18 b und das
Ventil 47 b im Hohlraum 14 durch Regelorgane druckseitig
versorgt werden.
In der Fig. 8 ist eine Darstellung gewählt, die einem
gedachten Ausfall der Regelorgane entsprechen würde. Bei
dieser Ausbildung kann unabhängig von der Art der Störung
der Kühlwasserzufluß nicht unterbrochen werden.
Fig. 10 zeigt die Anwendung des Ventiles als Sicher
heitsventil für einen chemischen Reaktionsbehälter 60
mit halbautomatischer Überdruckanpassung. Um die gestellte
Anforderung erfüllen zu können, muß eine Vorsorgungs
leitung, ausgehend von einer Kontrollstelle 61 über den
Kanal 17 bis zur Ventilkammer 14 installiert werden,
wie in Fig. 10 schematisch dargestellt worden ist. Weiter
muß der Ventileinlaß 12 und die Bypass-Leitung 26
direkt in den Reaktionsbehälter 60 münden. Üblicherweise
ist die Druckgröße eines chemischen Prozesses bekannt,
sofern er kontrolliert verläuft. Zunächst wird die Ventil
kammer 14 mit einem Gaspolster der bekannten Druckgröße
gefüllt. Hierdurch tritt ein verstärkter Druck auf den
Ventilsitzen auf. Tritt bei dem chemischen Prozeß eine
unkontrollierte Reaktion auf, d. h. wird ein höchstzulässiger
Innendruck im Behälter 60 überschritten, dann würde
gleichzeitig der Ventilkörper 7 a und die vorhandene
Bypass-Leitung 26 mit dem Behälterinnendruck beaufschlagt.
Durch die Bypass-Leitung werden nun die Kammern 18 a, 18 b
druckbeaufschlagt. Da der Innendruck in der Kammer 14 nun
aber geringer ist, wird das Gaspolster in dieser Kammer
komprimiert, und das Ventil öffnet beidseitig, und zwar
so lange, bis das zulässige Druckniveau im Innern des
Behälters wieder erreicht wird. Nach Verpuffung des Über
druckes schließt das Ventil beidseitig automatisch. Dieser
Vorgang wiederholt sich so lange, bis das Druckniveau voll
ständig abgebaut ist.
Die Kraftübertragung vom Ventilkörper 7 a auf den
Ventilkörper 7 b und umgekehrt über die Membranen 10 a,
10 b und das zwischen diesen Membranen angeordnete im Raum
14 und/oder in den Räumen 18 a, 18 b befindliche Medium
ist nicht zwingend. Wie man beispielsweise der Fig. 2
entnimmt, aber auch der Fig. 4, sind die Membranen 10 a,
10 b in der Mitte, d. h. an der Befestigungsstelle mit
den Stößeln 9 a, 9 b derart benachbart angeordnet, daß ein
Druckstoß auf den Körper 7 a zunächst auch mechanisch auf
den Körper 7 b übertragen wird. Dies wirkt sich auf ein
schnelles Ansprechen des Ventiles zum Ausgleich eines Druck
stoßes aus. Erst nachdem sich der Ventilkörper 7 b nach
rechts bewegt hat und der Ausflußquerschnitt dementsprechend
geringer geworden ist, kommt das im Raum 14 bzw. das in
den Räumen 18 a, 18 b vorgesehene Medium zur Wirkung und
drückt den Ventilkörper 7 a nach links zurück.
Claims (22)
1. Verfahren zum Auffangen von Druckstößen in durch
Rohrleitungen transportierte Medien, bei dem in einer
Erweiterung der Rohrleitung ein in Strömungsrichtung vor
und zurück bewegbarer zweiteiliger Körper vorgesehen ist,
der bei Auftreten eines Druckstoßes auslaßseitig den
Strömungsquerschnitt mindert,
dadurch gekennzeichnet daß
zwischen den Körpern (7 a, 7 b) wenigstens ein in sich
abgeschlossener Hohlraum (18 a, 18 b) vorgesehen wird, in
dem sich ein elastisch nachgiebiger durch Membranen
begrenzter Hohlraum (14) befindet, der bei Auftreten
eines Druckstoßes zusammengedrückt wird und zunächst den
auslaßseitigen Teil gegen die Auslaßöffnung und
anschließend den einlaßseitigen Teil des Körpers (7 b)
gegen die Einlaßöffnung schiebt und hierbei auch den
Querschnitt der eintretenden Flüssigkeit ändert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Druckstoß in die Hohlräume (14, 18 a, 18 b) zwischen
den Körpern (7 a, 7 b) durch wenigstens eine Bypass-Leitung
(26) übertragen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß Hohlräume (14, 18 a, 18 b) der Führungskörper (8 a, 8 b)
mit den Bypass-Leitungen (26) verbunden werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kraftübertragung bei Auftreten eines Druckstoßes
über den Hohlraum (14) wenigstens teilweise mechanisch
durch wenigstens teilweise Berührung der Membranen (10 a,
10 b) oder ihrer Befestigungsmittel an den Stößeln (9 a, 9 b)
durchgeführt wird.
5. Vorrichtung zum Auffangen von Druckstößen in durch
Rohrleitungen transportierte Medien, bei der in einer
Erweiterung der Rohrleitung ein in Strömungsrichtung vor
und zurück bewegbarer zweiteiliger Körper vorgesehen ist,
der bei Auftreten eines Druckstoßes auslaßseitig den
Strömungsquerschnitt mindert nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Hohlraum (14, 18 a, 18 b) Membranen
enthält, die den Hohlraum (14) begrenzen und mit den
verschiebbaren Ventilkörpern verbunden sind.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Ventilkörper
(7 a, 7 b) aus einer zu den Membranen (10 a, 10 b) hin
gebogenen, offenen Schale (Halbschale) gebildet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ventilkörper (7 a, 7 b) unter dem Druck jeweils einer
Feder (15 a, 15 b, 28 a, 28 b) stehen, deren Federkraft der
Verschlußwirkung des Ventilkörpers entgegengerichtet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Federn (15 a, 15 b, 28 a, 28 b) in jeweils einem
Führungskörper (8 a, 8 b) für die verschiebbaren Ventilkörper
(7 a, 7 b) angeordnet sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Federn (15 a, 15 b) durch
Spiralfedern gebildet sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die Federn als kegelförmig ausgebildete
Spiralfedern ausgebildet sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Membranen (10 a, 10 b) am Rand der
Führungskörper eingespannt sind und in ihrer Mitte mit den
die Ventilkörper (7 a, 7 b) tragenden Stößeln (9 a, 9 b)
verbunden sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch
Membranen (Metallgewebemembranen (10 a, 10 b)), welche auf
die die Ventilkörper (7 a, 7 b) tragenden Stößel (9 a, 9 b)
direkt aufgelötet, aufvulkanisiert oder mit diesen
verschraubt sind (Fig. 6).
13. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die Hohlräume (18 a, 18 b) mit Hilfe von
Kanälen (20 a, 20 b) mit dem eigentlichen Strömungsraum (6)
verbunden sind (Fig. 3).
14. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 13, dadurch
gekennzeichnet, daß die in die Hohlräume (18 a, 18 b)
mündenden Kanäle (20 a, 20 b) mit der Bypass-Leitung (26)
und/oder einer Regelleitung (23) zur Energieversorgung von
Aggregaten (21) vorgesehen sind.
15. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das zu transportierende Medium über
die Bypass-Leitung auf einen verschiebbaren Kolben wirkt,
der seinerseits das zwischen den Membranen vorgesehene
Medium beaufschlagt (Fig. 9).
16. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kanäle (50, 51, 52) zur Aufnahme
von Meßwertübertragern dienen.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch
gekennzeichnet, daß die in den Raum (6) durchgreifenden
Kanäle (50, 51, 52) als Spül- und Reinigungsöffnungen
vorgesehen sind.
18. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch
gekennzeichnet, daß neben den Kanälen (17, 22) weitere
Kanäle vorgesehen sind, die neben oder koaxial in den
Bypass-Leitungen für weitere Regelaufgaben installiert
sind.
19. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Hohlräume
(14) begrenzenden Membranen wenigstens teilweise
benachbart zueinander angeordnet sind.
20. Verwendung eines Ventils nach Anspruch 5 für den
Zweck nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur
Regelung der Durchflußmenge eines Mediums in dem Raum (14
und/oder 18 a, 18 b) ein Gas oder eine Flüssigkeit als
gesondertes Druckmittel verwendet wird.
21. Verwendung der Vorrichtung nach Anspruch 5 zum
Zweck nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei
parallel geschaltete Ventile in der Leitung vorgesehen
sind, derart, daß das eine Ventil ohne Versorgungsdruck
geöffnet ist, während das andere nur mit Versorgungsdruck
zu öffnen ist.
22. Verfahren nach Anspruch 1 zur Verwendung der
Vorrichtung zum Schließen oder Öffnen des Ventils,
dadurch gekennzeichnet, daß im Raum (14) zwischen den
Membranen ein Unterdruck erzeugbar ist und in den Räumen
(18 a, 18 b) ein Überdruck.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863632690 DE3632690A1 (de) | 1986-07-19 | 1986-09-26 | Verfahren zum auffangen von druckstoessen in durch rohrleitungen transportierte medien sowie vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3624542 | 1986-07-19 | ||
DE19863632690 DE3632690A1 (de) | 1986-07-19 | 1986-09-26 | Verfahren zum auffangen von druckstoessen in durch rohrleitungen transportierte medien sowie vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3632690A1 DE3632690A1 (de) | 1988-01-21 |
DE3632690C2 true DE3632690C2 (de) | 1989-04-20 |
Family
ID=25845738
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19863632690 Granted DE3632690A1 (de) | 1986-07-19 | 1986-09-26 | Verfahren zum auffangen von druckstoessen in durch rohrleitungen transportierte medien sowie vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3632690A1 (de) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102019104620A1 (de) * | 2019-02-22 | 2020-08-27 | Technische Universität Darmstadt | Armatur |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2864403A (en) * | 1955-05-10 | 1958-12-16 | Jersey Prod Res Co | Desurger for liquid systems |
SE400357B (sv) * | 1976-07-06 | 1978-03-20 | Kockums Ab | Tryckmediestyrd ventil |
DE2946511A1 (de) * | 1979-11-17 | 1981-05-27 | Interatom Internationale Atomreaktorbau Gmbh, 5060 Bergisch Gladbach | Druckmittelgesteuertes ventil |
-
1986
- 1986-09-26 DE DE19863632690 patent/DE3632690A1/de active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3632690A1 (de) | 1988-01-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102005031422C5 (de) | Systemtrenner | |
DE1459532B1 (de) | Rückstromsperre in Wasserleitungen | |
DE2059627C3 (de) | Einstellbarer, mit einem Druckmittel arbeitender Stoßdämpfer | |
DE102005052385B4 (de) | Druckminderer | |
DE69029322T2 (de) | Universelles steuerventil | |
DE3044540A1 (de) | Druckuebertrager | |
DE1857725U (de) | Schwingungsdaempfer. | |
DE2314883A1 (de) | Durchflussregelventil od.dgl | |
DE3643318C2 (de) | ||
DE3632690C2 (de) | ||
DE278689C (de) | ||
DE102005056068B4 (de) | Überdruck-Schließventil | |
DE19824630B4 (de) | Ventilkombination aus einem Membranregler, einer Drossel und einem Regelventil | |
EP0179271A2 (de) | Fülleinrichtung zur Füllung von geschlossenen Anlagen | |
DE102006030973B3 (de) | Systemtrenner | |
DE10235061C1 (de) | Expansionsvorrichtung zur Aufnahme von erwärmtem Trinkwasser | |
DE2359470C3 (de) | Druckminderventil | |
DE681626C (de) | Druckregler | |
DE2649254A1 (de) | Druckregler | |
DE2034030B2 (de) | Gasdruckregler | |
DE570132C (de) | Druckregelvorrichtung fuer Speiseventile | |
DE2602923C3 (de) | Bremsventil | |
DE1406700A1 (de) | Vorrichtung zum Steuern des Gasausflusses aus Druckbehaeltern zum Atma,insbesondere bei Tauchgeraeten | |
DE2365678C3 (de) | Durchflußregelventil | |
DE2759900C2 (de) | Rückschlagventil mit Dämpfungseinrichtung |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8320 | Willingness to grant licences declared (paragraph 23) | ||
8330 | Complete disclaimer |