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Dokumentenidentifikation DE60104417T2 21.07.2005
EP-Veröffentlichungsnummer 0001285189
Titel GASDICHTES ABSPERRVENTIL FÜR EINE EINRICHTUNG ZUM EIN-ODER AUSLADEN VON MATERIAL
Anmelder Paul Wurth S.A., Luxemburg/Luxembourg, LU
Erfinder LONARDI, Emile, L-4945 Bascharage, LU;
HUTMACHER, Patrick, L-3282 Bettembourg, LU
Vertreter Arth, Bucher & Kollegen, 82152 Planegg
DE-Aktenzeichen 60104417
Vertragsstaaten DE, ES, FR, IT
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 28.05.2001
EP-Aktenzeichen 019452010
WO-Anmeldetag 28.05.2001
PCT-Aktenzeichen PCT/EP01/06062
WO-Veröffentlichungsnummer 0001092767
WO-Veröffentlichungsdatum 06.12.2001
EP-Offenlegungsdatum 26.02.2003
EP date of grant 21.07.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 21.07.2005
IPC-Hauptklasse F16K 49/00
IPC-Nebenklasse F16K 1/20   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein gasdichtes Absperrventil für eine Einrichtung zum Ein- oder Ausladen von Material, das hohen Arbeitstemperaturen ausgesetzt ist.

Ein gasdichtes Standard-Absperrventil für einen Materialein- oder ausladeverschluss eines Verschlusses umfasst ein gasdichtes Ventilgehäuse mit einem damit verbundenen ringförmigen Ventilsitz und ein diesem Ventilsitz zugeordnetes Ventilschließelement im Ventilgehäuse. Das Ventilschließelement ist zwischen einer ersten Position, in der das Ventilschließelement und der ringförmige Ventilsitz axial zusammengedrückt werden können, und einer zweiten Position, in der es seitlich der Ausladeöffnung angeordnet ist, beweglich. Ein weiches Dichtmittel – normalerweise ein synthetischer Dichtring – ist entweder im ringförmigen Ventilsitz oder im Ventilschließelement angeordnet, um so die erforderliche Gasdichtheit herzustellen, wenn das Ventilschließelement und der ringförmige Ventilsitz zusammengedrückt sind.

Die Verwendung eines synthetischen Dichtrings in einem gasdichten Ventil stellt ein Problem dar, wenn eine solche Einrichtung zum Ein- oder Ausladen von Material für hohe Arbeitstemperaturen (beispielsweise über 500°C) ausgelegt werden muss. Bekannte synthetische Dichtringe, die sich zur Verwendung in solchen Material-Verschlussventilen eignen, sind in der Tat nur für Arbeitstemperaturen bis 250°C garantiert.

Bekannterweise werden das Element, das die den synthetischen Dichtring aufnehmende Nut enthält, und die Kontaktfläche des Elements, gegen die der synthetische Ring gedrückt wird, gekühlt, um die Arbeitstemperatur des Dichtrings so niedrig wie möglich zu halten. Wenn das gasdichte Ventil geöffnet ist, gibt das gekühlte Schließelement die Dichtfläche des synthetischen Dichtrings jedoch frei, so dass demzufolge die Dichtfläche direkt der Wärmestrahlung im Ventilgehäuse ausgesetzt wird. Darüber hinaus wird, da der synthetische Dichtring ein sehr schlechter Wärmeleiter ist, die Oberflächentemperatur der freiliegenden Dichtfläche des Dichtrings nicht wesentlich durch die Kühlung des Elements reduziert, das die den synthetischen Dichtring aufnehmende Nut enthält. Daraus folgt, dass die freiliegende Dichtfläche beschädigt werden kann, wenn die Strahlungstemperatur im Ventilgehäuse wesentlich höher als die garantierte Arbeitstemperatur des Dichtrings ist. Dies erklärt, warum – trotz gekühlter Ventilsitze und Schließelemente – keine weichen Dichtmittel verwendet werden können, wenn die Einrichtung zum Ein- oder Ausladen von Material für eine Arbeitstemperatur auszulegen ist, die wesentlich höher als die garantierte Arbeitstemperatur verfügbarer weicher Dichtmittel ist. In einem solchen Fall müssen Dichtringe aus Metall verwendet werden, die allerdings den Nachteil haben, dass sie eine weniger gute und insbesondere weniger zuverlässige Gasdichtheit herstellen.

Das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende technische Problem besteht darin, ein gasdichtes Absperrventil für einen Materialein- oder -ausladeverschluss bereitzustellen, in dem weiche Dichtmittel verwendet werden können, um trotz der Tatsache, dass die Einrichtung zum Ein- oder Ausladen von Material für eine Arbeitstemperatur ausgelegt werden muss, die wesentlich höher als die garantierte Arbeitstemperatur des weichen Dichtmittels ist, Gasdichtheit zwischen dem Ventilsitz und dem Schließelement zu erzielen. Dieses Problem wird durch ein gasdichtes Absperrventil nach Anspruch 1 gelöst.

Ein erfindungsgemäßes gasdichtes Absperrventil für eine Einrichtung zum Ein- oder Ausladen von Material umfasst in einer als solchen bekannten Weise: ein Ventilgehäuse; einen ringförmigen Ventilsitz, der mit dem Ventilgehäuse verbunden ist und eine Ausladeöffnung umgibt; ein Ventilschließelement, das dem Ventilsitz zugeordnet ist, wobei dieses Ventilschließelement zwischen einer ersten Position, in der das Ventilschließelement und der ringförmige Ventilsitz axial zusammengedrückt werden können, und einer zweiten Position, in der es seitlich der Ausladeöffnung angeordnet ist, beweglich ist; ein Mittel, um das Ventilschließelement und den ringförmigen Ventilsitz axial zusammenzudrücken, wenn sich das Ventilschließelement in seiner ersten Position befindet; und ein weiches Dichtmittel, das dem ringförmigen Ventilsitz bzw. dem Ventilschließelement zugeordnet ist, wobei dieses weiche Dichtmittel eine freiliegende Dichtfläche aufweist, die gegen eine Dichtmittel-Kontaktfläche des Ventilschließelements bzw. Ventilsitzes zu drücken ist, um Gasdichtheit herzustellen, wenn der Ventilsitz und das Ventilschließelement zusammengedrückt sind. Gemäß einem wichtigen Aspekt der Erfindung umfasst das gasdichte Absperrventil ferner ein Wärmeschutzelement, das zwischen einer ersten Position, in der es die freiliegende Dichtfläche des weichen Dichtmittels bedeckt, wenn sich das Ventilschließelement in seiner zweiten Position befindet, und einer zweiten Position, in der es die freiliegende Dichtfläche freigibt, bewegt werden kann, um so wieder einen gasdichten Kontakt zwischen der freiliegenden Dichtfläche und der Dichtmittel-Kontaktfläche zu ermöglichen. Mit anderen Worten, sobald das Schließelement die freiliegende Dichtfläche des weichen Dichtmittels beim Öffnen des Ventils freigibt, wird das bewegliche Wärmeschutzelement über die freiliegende Dichtfläche des weichen Dichtmittels bewegt, um letzteres so vor direkter Wärmestrahlung zu schützen. Vor dem Schließen des Ventils gibt das Wärmeschutzelement die freiliegende Dichtfläche des weichen Dichtmittels wieder frei, so dass letzteres seine Dichtfunktion zwischen dem Schließelement und dem ringförmigen Ventilsitz erfüllen kann. Die freiliegende Dichtfläche des weichen Dichtmittels wird demnach sowohl im geschlossenen als auch im offenen Ventil effizient vor direkter Wärmestrahlung geschützt.

Das Element, in dem der synthetische Dichtring befestigt ist, und die Kontaktfläche des anderen Elements, gegen die der synthetische Dichtring gedrückt wird, werden normalerweise gekühlt, um die Arbeitstemperatur des Dichtrings im geschlossenen Ventil so niedrig wie möglich zu halten. Das Wärmeschutzelement umfasst vorteilhafterweise auch einen internen Kühlkreislauf, um auf diese Weise sicherzustellen, dass die Temperatur seiner Oberfläche, die der freiliegenden Dichtfläche des weichen Dichtmittels gegenüberliegt, immer unter dessen garantierter Arbeitstemperatur liegt.

Das Wärmeschutzelement umfasst in einer bevorzugten Ausführung eine Verbindung zu einem Gaskreislauf sowie Gasauslassdüsen, die im Wärmeschutzelement angeordnet sind, damit Gas auf die freiliegende Dichtfläche geblasen werden kann. Das Wärmeschutzelement ist demzufolge in der Lage, die freiliegende Dichtfläche zu kühlen, ohne diese direkt zu berühren. Es versteht sich ferner, dass das auf die freiliegende Dichtfläche geblasene Gas diese von Materialteilchen reinigt. Das Wärmeschutzelement hilft daher auch dabei, die freiliegende Dichtfläche vor mechanischer Beschädigung zu schützen.

In einer ersten Ausführung des gasdichten Ventils ist das weiche Dichtmittel dem ringförmigen Ventilsitz zugeordnet, und das Wärmeschutzelement hat eine Ausladeöffnung, die axial auf die Ausladeöffnung im ringförmigen Ventilsitz ausgerichtet ist, wenn sich das Wärmeschutzelement in seiner ersten Position befindet. In diesem Fall ist das Wärmeschutzelement beispielsweise ein ringförmiges Element, das um eine Drehachse zwischen seiner ersten und zweiten Position schwenkbar ist. Diese Drehachse kann parallel zur Mittelachse des ringförmigen Ventilsitzes liegen und seitlich des ringförmigen Ventilsitzes angeordnet sein. Alternativ kann die Drehachse senkrecht zur Richtung der Mittelachse des ringförmigen Ventilsitzes liegen und seitlich des ringförmigen Ventilsitzes angeordnet sein.

Das Wärmeschutzelement und das Ventilschließelement können auch ein kombiniertes Schließ-Wärmeschutz-Element bilden, das einen die Funktion des Ventilschließelements erfüllenden Schließteil und einen die Funktion des Wärmeschutzelements erfüllenden Wärmeschutzteil aufweist. Der Wärmeschutzteil eines solchen kombinierten Schließ-Wärmeschutz-Elements hat eine Ausladeöffnung, die axial auf die Ausladeöffnung im ringförmigen Ventilsitz ausgerichtet ist, wenn der Wärmeschutzteil das weiche Dichtmittel bedeckt. Ein solches kombiniertes Schließ-Wärmeschutz-Element kann, beispielsweise, ein kugel- oder zylinderförmiges Element sein, das um eine Drehachse schwenkbar ist, die senkrecht zur Mittelachse des ringförmigen Ventilsitzes liegt. Alternativ kann das kombinierte Schließ-Wärmeschutz-Element ein flaches Plattenelement sein, das in einer Ebene beweglich ist, die senkrecht zur Mittelachse des ringförmigen Ventilsitzes liegt.

Ein gasdichtes Absperrventil mit kombiniertem Schließ-Wärmeschutz-Element kann einen gegenüber dem ringförmigen Ventilsitz angeordneten ringförmigen Gegensitz haben, um so einen Schlitz dazwischen zu bilden. Das kombinierte Schließ-Wärmeschutz-Element kann dann in diesem Schlitz zwischen dem Ventilsitz und dem Gegensitz quer zur Mittelachse des ringförmigen Ventilsitzes bewegt werden und ist so befestigt, dass es einen Freiheitsgrad parallel zur Mittelachse des ringförmigen Ventilsitzes hat. Das Mittel zum axialen Zusammendrücken des Ventilschließelements und des ringförmigen Ventilsitzes umfasst ein Mittel zum axialen Bewegen des ringförmigen Gegensitzes. Daraus folgt, dass das kombinierte Schließ-Wärmeschutz-Element zwischen Ventilsitz und Gegensitz eingeschoben wird, wenn letzterer axial in Richtung des ringförmigen Ventilsitzes bewegt wird. Eine ähnliche Konstruktion des gasdichten Absperrventils kann ohne Verwendung eines kombinierten Schließ-Wärmeschutz-Elements erreicht werden. In diesem Fall ist das weiche Dichtmittel dem ringförmigen Ventilsitz zugeordnet, und das Wärmeschutzelement bildet einen ringförmigen Gegensitz, der gegenüber dem ringförmigen Ventilsitz angeordnet ist, um so einen Schlitz dazwischen zu bilden. Das Schließelement kann in dem Schlitz zwischen dem Ventilsitz und dem Gegensitz quer zur Mittelachse des ringförmigen Ventilsitzes bewegt werden, wobei es außerhalb des Schlitzes angeordnet ist, wenn es sich in seiner zweiten Position befindet. Das Mittel zum axialen Zusammendrücken des Ventilschließelements und des ringförmigen Ventilsitzes umfasst ein Mittel zum axialen Bewegen des ringförmigen Gegensitzes. Das Schließelement dieses Ventils hat einen Freiheitsgrad parallel zur Mittelachse des ringförmigen Ventilsitzes, so dass es zwischen Ventilsitz und Gegensitz eingeschoben wird, wenn letzterer axial in Richtung des ringförmigen Ventilsitzes bewegt wird. Es bleibt darauf hinzuweisen, dass es zur Erzielung einer gasdichten Verbindung zwischen dem axial beweglichen Gegensitz und dem Gehäuse von Vorteil ist, eine axiale Dehnungsverbindung wie beispielsweise einen Balg zu verwenden.

Wenn das Schließelement um eine horizontale Drehachse geschwenkt wird, die seitlich der Ausladeöffnung verläuft, dann kann das zum Bewegen des Schließelements zwischen dessen erster und zweiter Position verwendete Mittel auch dazu benutzt werden, das Ventilschließelement und den ringförmigen Ventilsitz zusammenzudrücken. Sonst kann das Mittel zum Zusammendrücken des Ventilschließelements und des ringförmigen Ventilsitzes entweder dem Ventilsitz (um diesen relativ zum Ventilschließelement zu bewegen) oder dem Ventilschließelement (um dieses relativ zum Ventilsitz axial zu bewegen) zugeordnet sein. Falls es der Ventilsitz ist, der relativ zum Ventilschließelement bewegt wird, ist die Verwendung einer axialen Dehnungsverbindung wie beispielsweise einem Balg von Vorteil, um den Ventilsitz mit dem Ventilgehäuse zu verbinden.

Abschließend versteht es sich, dass das weiche Dichtmittel dem Ventilschließelement zugeordnet werden kann. In diesem Fall ist das Wärmeschutzelement in seiner ersten Position vor dem Schließelement angeordnet, wenn sich letzteres in seiner zweiten Position befindet.

Bevorzugte Ausführungen der vorliegenden Erfindung werden nun anhand von Beispielen unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

1: einen schematischen Querschnitt durch einen Materialverschluss gemäß einer ersten Ausführung der Erfindung;

2: eine Detail-Schnittdarstellung des Schließelements und des Wärmeschutzelements des Materialverschlusses von 1;

3: eine Detail-Draufsicht des Schließelements und des Wärmeschutzelements des Materialverschlusses von 1;

4: eine Detail-Draufsicht des Schließelements und des Wärmeschutzelements des Materialverschlusses gemäß einer zweiten Ausführung der Erfindung;

5: einen schematischen Querschnitt durch einen Materialverschluss gemäß einer dritten Ausführung der Erfindung;

6: einen schematischen Querschnitt durch einen Materialverschluss gemäß einer vierten Ausführung der Erfindung;

7: einen schematischen Querschnitt durch einen Materialverschluss gemäß einer fünften Ausführung der Erfindung;

8: einen schematischen Querschnitt durch einen Materialverschluss gemäß einer sechsten Ausführung der Erfindung;

9: einen schematischen Querschnitt durch einen Materialverschluss gemäß einer siebten Ausführung der Erfindung;

10: eine Draufsicht des kombinierten Schließ-Wärmeschutz-Elements von 9;

11: einen schematischen Querschnitt durch einen Materialverschluss gemäß einer achten Ausführung der Erfindung;

12: einen schematischen Querschnitt durch einen Materialverschluss gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung;

13: einen schematischen Querschnitt durch einen Materialverschluss gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung;

14: einen schematischen Querschnitt durch einen Materialverschluss gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung; und

15: einen schematischen Querschnitt durch einen Materialverschluss gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung.

1 zeigt einen Verschluss 10 zum Ausladen von Material, der für Temperaturen über 500°C ausgelegt ist. Ein solcher Materialverschluss 10 umfasst generell eine Verschlusskammer 8, die an ihrem Einlass und Auslass mit einem Material-Rückhalteventil 12, 12' und einem gasdichten Absperrventil 14, 14' versehen ist, die hintereinander montiert sind. Das untere gasdichte Absperrventil 14' ist in 1 nur teilweise dargestellt.

Jedes der zwei Material-Rückhalteventile 12, 12' umfasst ein gasdichtes Gehäuse 15, 15', ein Materialeinlassrohr 16, 16' und ein Verschlusselement 18, 18'. Letzteres kann zwischen einer ersten Position, in der es das Ausladen von Material durch das Materialeinlassrohr 16, 16' sperrt, und einer zweiten Position, in der es seitlich des Materialeinlassrohrs 16, 16' angeordnet ist, geschwenkt werden, um so das Ausladen von Material durch das Rohr zu erlauben.

Das gasdichte Absperrventil 14 umfasst ein Ventilgehäuse 20, mit dem ein ringförmiger Ventilsitz 22 gasdicht verbunden ist. Der ringförmige Ventilsitz 22 umgibt eine Ausladeöffnung 24, die mit einem Schließelement 26 geschlossen werden kann. Letzteres ist so im Gehäuse 20 befestigt, dass es zwischen einer ersten Position, in der es axial auf den ringförmigen Ventilsitz 22 gedrückt wird, und einer zweiten Position, in der es seitlich der Ausladeöffnung 24 entfernt vom Materialstrom angeordnet ist, bewegt werden kann. In 1 ist das Schließelement 26 in seiner ersten Position mit durchgehenden Linien und in seiner zweiten Position mit gestrichelten Linien dargestellt.

Im ringförmigen Ventilsitz 22 ist ein synthetischer Dichtring 28 so angeordnet, dass, wenn das Schließelement 26 auf dem ringförmigen Ventilsitz 22 aufsitzt (d. h. wenn es sich in seiner ersten Position befindet) eine freiliegende Dichtfläche des Dichtrings 28 gegen eine Dichtmittel-Kontaktfläche des Ventilschließelements 26 drückt, um Gasdichtheit zwischen dem Schließelement 26 und dem ringförmigen Ventilsitz 22 herzustellen. Der ringförmige Ventilsitz 22 und die Dichtmittel-Kontaktfläche des Ventilschließelements 26 sind beide mit einem Kühlkreislauf (nicht dargestellt) versehen, der so ausgelegt ist, dass die Temperatur von beiden beträchtlich unter der für den Dichtring garantierten maximalen Arbeitstemperatur liegt.

Beim Öffnen des gasdichten Absperrventils 14 wird die freiliegende Dichtfläche des Dichtrings 28 von dem gekühlten Schließelement 26 freigegeben. Diese Dichtfläche ist jetzt der direkten Wärmestrahlung im Ventilgehäuse ausgesetzt. Aus diesem Grund wird vor dem Öffnen des Material-Rückhalteventils 12 ein Wärmeschutzelement 30 auf den ringförmigen Ventilsitz 22 geführt, um die freiliegende Dichtfläche des Dichtrings 28 zu bedecken und diese dadurch vor direkter Wärmestrahlung im Ventilgehäuse zu schützen.

Das Schließelement 26 und das Wärmeschutzelement 30 sind in 2 und 3 deutlicher dargestellt.

Das Schließelement 26 umfasst eine Schließplatte 32, die an einem Arm 34 befestigt ist, der um eine seitlich des Ventilsitzes 22 angeordnete horizontale Drehachse 36 schwenkbar ist. Ein Gelenk 38 zwischen der Schließplatte 32 und dem Schwenkarm 34 gibt der Schließplatte 32 einen gewissen Freiheitsgrad, so dass das Schließelement 26 gegen den Dichtring 28 des ringförmigen Ventilsitzes 22 gedrückt werden kann. Es ist anzumerken, dass in dieser Ausführung das zum Schwenken des Schließelements 26 um seine horizontale Drehachse 36 verwendete Mittel auch dazu benutzt wird, das Schließelement gegen den ringförmigen Ventilsitz 22 zu drücken.

Das Wärmeschutzelement 30 besitzt eine Ringplatte 40, die an einem Arm 42 befestigt ist, der um eine seitlich des Ventilsitzes 22 angeordnete horizontale Drehachse 44 geschwenkt werden kann. Ein Gelenk 46 zwischen der Ringplatte 40 und dem Schwenkarm 42 gibt der Ringplatte 40 einen gewissen Freiheitsgrad, so dass sie fest gegen den Dichtring 28 des ringförmigen Ventilsitzes 22 gedrückt werden kann. Durch die Ringplatte 40 geht eine Ausladeöffnung 48, die im wesentlichen den gleichen Durchmesser wie die Ausladeöffnung 24 des ringförmigen Ventilsitzes 22 aufweist. Ein interner Kühlkreislauf 50 stellt sicher, dass die Temperatur der Kontaktfläche der Ringplatte 40 – d. h. die Fläche, die gegen den Dichtring 28 gedrückt wird – beträchtlich unter der für den Dichtring 28 garantierten maximalen Arbeitstemperatur liegt. Die Ringplatte 40 kann ferner Gasauslassdüsen (nicht dargestellt) umfassen, um Gas von einem separaten internen Gasverteilungskanal auf den freiliegenden Dichtring 28 zu blasen. Alternativ kann das Gas als Kühlmittel durch den Kühlkreislauf 50 zirkulieren, bevor es aus den oben genannten Gasauslassdüsen austritt.

Der Dichtring 28 ist gemäß einer in 4 dargestellten zweiten Ausführung auf der Schließplatte 32 des Schließelements 26 angeordnet. Vor dem Öffnen des Material-Rückhalteventils 12 wird das Schließelement 26 zu seiner zweiten Position bewegt, d. h. seitlich der Ausladeöffnung 24 entfernt vom Materialstrom. Die Dichtfläche des Dichtrings 28 ist in dieser Position der direkten Wärmestrahlung im Ventilgehäuse ausgesetzt. Aus diesem Grund wird vor dem Öffnen des Material-Rückhalteventils 12 ein Wärmeschutzelement 30' auf das Schließelement 26 geführt, um die freiliegende Dichtfläche des Dichtrings 28 zu bedecken und diese dadurch vor direkter Wärmestrahlung im Ventilgehäuse zu schützen.

Das Wärmeschutzelement 30' besitzt eine Schutzplatte 40', die an einem Arm 42' befestigt ist, der um eine vertikale Drehachse 44' schwenkbar ist. Ein Gelenk 46' zwischen der Schutzplatte 40' und dem Schwenkarm 42' gibt der Schutzplatte 40' einen gewissen Freiheitsgrad, so dass sie fest gegen den Dichtring 28 des Schließelements 26 gedrückt werden kann. Ein interner Kühlkreislauf 50' stellt sicher, dass die Temperatur der Kontaktfläche der Schutzplatte 40' – d. h. die Fläche, die gegen den Dichtring 28 gedrückt wird – beträchtlich unter der für den Dichtring 28 garantierten maximalen Arbeitstemperatur liegt. Die Schutzplatte 40' kann ferner ebenso wie die Ringplatte 40 Gasauslassdüsen (nicht dargestellt) umfassen, um Gas auf den freiliegenden Dichtring 28 zu blasen.

5 zeigt einen Materialverschluss gemäß einer dritten Ausführung der Erfindung. Das gasdichte Absperrventil 114 umfasst ein Schließelement 126, das eine Schließplatte 132 umfasst, an der der Dichtring 128 befestigt ist. Ein Drehgelenkmechanismus 127 ermöglicht das Schwenken des Schließelements 126 um eine horizontale Drehachse 136, die die Mittelachse 123 des ringförmigen Ventilsitzes 122 zwischen einer ersten Position, in der die Schließplatte 132 axial auf den ringförmigen Ventilsitz 22 gedrückt werden kann, und einer zweiten Position, in der die Schließplatte 132 seitlich der Ausladeöffnung 24 entfernt vom Materialstrom angeordnet ist, schneidet. Derselbe Mechanismus erlaubt auch die Bewegung der Schließplatte 132 in Richtung der Mittelachse 123 des ringförmigen Ventilsitzes 122. Mit anderen Worten, er sorgt dafür, dass die Schließplatte 132 in ihrer ersten Position axial gegen den ringförmigen Ventilsitz 122 gedrückt bzw. axial aus dem ringförmigen Ventilsitz 122 herausgehoben wird, bevor sie um die horizontale Drehachse 136 in ihre zweite Position gedreht wird. In 5 ist das Schließelement 126 in seiner ersten – d. h. geschlossenen – Position dargestellt. Das Schließelement 132 wird vor dem Öffnen des Verschlusselements 118 des Material-Rückhalteventils 112 abgesenkt und um die Drehachse 136 geschwenkt, um so das Schließelement 132 in seine zweite Position entfernt vom Materialstrom zu bringen. Zum Schutz des am Schließelement 132 befestigten Dichtrings 128 wird ein Wärmeschutzelement (nicht dargestellt) auf das Schließelement 132 bewegt, wenn sich letzteres in seiner zweiten Position befindet, um so den Dichtring 128 zu bedecken. Das Wärmeschutzelement kann beispielsweise ein Wärmeschutzelement sein, das dem in 4 dargestellten ähnlich ist.

6 zeigt einen Materialverschluss gemäß einer vierten Ausführung der Erfindung. Ein Schließelement 226 besitzt eine Schließplatte 232, die an einem Arm 234 befestigt ist, der um eine Drehachse 236 geschwenkt werden kann. Ein Gelenk 238 zwischen der Schließplatte 232 und dem Arm 234 gibt der Schließplatte 232 einen gewissen Freiheitsgrad, so dass sie fest gegen den Dichtring 228 des ringförmigen Ventilsitzes 222 gedrückt werden kann. Ein Wärmeschutzelement 230 ist als Rohr mit einem dadurch führenden Ausladekanal 248 ausgebildet. Das Schließelement 232 wird vor dem Öffnen des Verschlusselements 218 des Material-Rückhalteventils 212 um die Drehachse 236 des Arms 234 geschwenkt, um so das Schließelement 232 in eine seitliche Position entfernt vom Materialstrom zu bringen. Zum Schutz des auf dem ringförmigen Ventilsitz 222 befestigten Dichtrings 228 wird das Wärmeschutzelement 230 dann entweder durch eine Schieb- oder Drehbewegung axial auf die Mittelachse 223 des ringförmigen Ventilsitzes 222 ausgerichtet. In dieser Position bedeckt das Wärmeschutzelement den Dichtring 228. Ein interner Kühlkreislauf 250 stellt sicher, dass die Temperatur der unteren Vorderfläche des Schutzelements 230 – d. h. die Fläche, die dem Dichtring 28 gegenüberliegt – beträchtlich unter der für den Dichtring 228 garantierten maximalen Arbeitstemperatur liegt. Das Wärmeschutzelement 230 kann ferner Gasauslassdüsen (nicht dargestellt) umfassen, um Gas aus dem internen Kühlkreislauf 250 auf die freiliegende Dichtfläche des Dichtrings 228 zu blasen.

7 zeigt einen Materialverschluss gemäß einer fünften Ausführung der Erfindung. Das gasdichte Absperrventil 314 umfasst ein Schließelement 326, das eine Schließplatte 332 umfasst, an der der Dichtring 328 befestigt ist. Das Schließelement 326 ist durch ein zylindrisches Gelenk 335 so mit dem Gehäuse 320 verbunden, dass es mittels eines Drehmotors 337 um eine vertikale Drehachse 336 geschwenkt werden kann. Das zylindrische Gelenk 335 umfasst einen Schubantrieb mit einem Kolben 338 und Rückhohlfedern 339. Das Schließelement 326 ist in 7 in seiner geschlossenen Position dargestellt, wobei es durch die Rückhohlfedern 339 gegen den ringförmigen Ventilsitz 322 gezogen wird. Vor dem Öffnen des Verschlusselements 318 des Material-Rückhalteventils 312 wird das Schließelement 332 zuerst durch Druckbeaufschlagung des Kolbens 338 abgesenkt. Das Schließelement 332 kann danach um die Drehachse 336 geschwenkt werden, um es so in seine zweite Position zu bringen, d. h. seitlich der Ausladeöffnung 324 entfernt vom Materialstrom. Zum Schutz des am Schließelement 332 befestigten Dichtrings 328 wird ein Wärmeschutzelement (nicht dargestellt) über das Schließelement 332 in dessen zweiter Position bewegt, um so den Dichtring 328 zu bedecken. Das Wärmeschutzelement kann beispielsweise ein Wärmeschutzelement sein, das dem in 4 dargestellten ähnlich ist – mit dem Unterschied, dass es um eine horizontale Achse geschwenkt oder einfach auf das Schließelement 322 in dessen zweiter Position abgesenkt werden muss.

8 zeigt einen Materialverschluss gemäß einer sechsten Ausführung der Erfindung. Das gasdichte Absperrventil 414 umfasst ein Ventilgehäuse 420, mit dem ein ringförmiger Ventilsitz 422 verbunden ist, an dem ein Dichtring 428 befestigt ist. Gegenüber dem ringförmigen Ventilsitz 422 ist ein ringförmiger Gegensitz angeordnet, der das Wärmeschutzelement 430 bildet. Das gasdichte Absperrventil 414 ist in 8 in einer offenen Position dargestellt, wobei das Wärmeschutzelement 430 axial gegen den Ventilsitz 422 drückt, so dass der Dichtring 428 zwischen dem Wärmeschutzelement 430 und dem Ventilsitz 422 eingeschoben ist, die beide gekühlt werden. Das Wärmeschutzelement 430 wird zum Schließen des gasdichten Absperrventils 414 axial nach unten bewegt, um so einen Schlitz zwischen dem Wärmeschutzelement 430 und dem ringförmigen Ventilsitz 422 zu öffnen. Anschließend wird ein Schließelement (nicht dargestellt), das durch eine dünne Platte gebildet ist, von seiner zweiten Position, in der es sich seitlich dieses Schlitzes befindet, zu seiner ersten Position im Schlitz geschwenkt, beispielsweise indem es mittels eines Drehmotors 437 um eine vertikale Achse 436 geschwenkt wird. Wenn das Wärmeschutzelement 430 jetzt in Richtung des Ventilsitzes 422 gezogen wird, wird das Schließelement, das einen Freiheitsgrad parallel zur Mittelachse 423 des ringförmigen Ventilsitzes 422 hat, zwischen dem ringförmigen Ventilsitz 422 und dem Wärmeschutzelement 430 eingeschoben. Es bleibt anzumerken, dass die Axialbewegung des Wärmeschutzelements 430 durch Kolben 454 bewirkt wird, die mit Rückholfedern 455 versehen sind. Ein Balg 458 verbindet das Wärmeschutzelement 430 mit dem Ventilgehäuse 420. Das Wärmeschutzelement 430 umfasst im Allgemeinen einen internen Kühlkreislauf (nicht dargestellt), damit sichergestellt wird, dass die Temperatur an seiner gegen den Dichtring 428 gedrückten Fläche beträchtlich unter der für den Dichtring 428 garantierten maximalen Arbeitstemperatur liegt. Dasselbe Kühlsystem sorgt auch dafür, dass die gegen den Dichtring 428 gedrückte Kontaktfläche des Schließelements in der geschlossenen Position des Ventils gekühlt wird. Das Wärmeschutzelement 430 kann ferner Gasauslassdüsen (nicht dargestellt) umfassen, um Gas auf den freiliegenden Dichtring 428 zu blasen.

9 zeigt einen Materialverschluss gemäß einer siebten Ausführung der Erfindung. Der Hauptunterschied zwischen den Materialverschlüssen von 8 und 9 besteht darin, dass in 9 ein kombiniertes Schließ-Wärmeschutz-Element 562 zwischen dem ringförmigen Ventilsitz 522 und dem Gegensitz 560 angeordnet ist. Das kombinierte Schließ-Wärmeschutz-Element 562 ist in 10 genauer dargestellt. Es umfasst einen Schließteil 564 und einen Schutzteil 566. Durch den Schutzteil 566 geht eine Ausladeöffnung 548, die im wesentlichen den gleichen Durchmesser wie die Ausladeöffnung 524 des ringförmigen Ventilsitzes 522 aufweist. Das kombinierte Schließ-Wärmeschutz-Element 562 ist mittels eines Drehmotors 537 um eine vertikale Drehachse 536 schwenkbar. Das gasdichte Absperrventil 514 befindet sich in seiner geschlossenen Position, wenn der Schließteil 564 des kombinierten Schließ-Wärmeschutz-Elements 562 die Ausladeöffnung 524 des ringförmigen Ventilsitzes 522 bedeckt. Wenn der Schutzteil 566 des kombinierten Schließ-Wärmeschutz-Elements 562 die Ausladeöffnung 524 des ringförmigen Ventilsitzes 522 bedeckt, befindet sich das gasdichte Absperrventil 514 in seiner offenen Position. In dieser Position wird der am ringförmigen Ventilsitz 522 befestigte Dichtring 528 vom Wärmeschutzteil 566 des kombinierten Schließ-Wärmeschutz-Elements 562 bedeckt. Es versteht sich, dass die Bewegung des kombinierten Schließ-Wärmeschutz-Elements 562 statt einer Schwenkbewegung alternativ eine Translationsbewegung sein kann.

11 zeigt einen Materialverschluss gemäß einer achten Ausführung der Erfindung. Das gasdichte Absperrventil 614 umfasst ein Ventilgehäuse 620, mit dem ein ringförmiger Ventilsitz 622 verbunden ist, an dem ein Dichtring 628 befestigt ist. Unter dem ringförmigen Ventilsitz 622 ist ein kombiniertes Schließ-Wärmeschutz-Element 622 angeordnet, das einen Schließteil 664 und einen Schutzteil 666 hat. Durch den Schutzteil 666 geht eine Ausladeöffnung 648, die im wesentlichen den gleichen Durchmesser wie die Ausladeöffnung 624 des ringförmigen Ventilsitzes 622 aufweist. Das kombinierte Schließ-Wärmeschutz-Element 662 ist kugelförmig und um eine horizontale Achse schwenkbar, die die Mittelachse 623 des ringförmigen Ventilsitzes 622 schneidet. Ein Mechanismus (nicht dargestellt) erlaubt ebenso wie das Schließelement von 5 die Bewegung des kombinierten Schließ-Wärmeschutz-Elements 662 in Richtung der Mittelachse 623 des ringförmigen Ventilsitzes 122. Mit anderen Worten, der Mechanismus sorgt dafür, dass das kombinierte Schließ-Wärmeschutz-Element 662 axial gegen den ringförmigen Ventilsitz 622 gedrückt bzw. axial aus dem ringförmigen Ventilsitz 122 herausgehoben wird, bevor es um die horizontale Drehachse geschwenkt wird. Das gasdichte Absperrventil 614 befindet sich in seiner geschlossenen Position, wenn der Schließteil 664 des kombinierten Schließ-Wärmeschutz-Elements 662 gegen den ringförmigen Ventilsitz 622 gedrückt wird. Wenn der Schutzteil 666 des kombinierten Schließ-Wärmeschutz-Elements 662 gegen den ringförmigen Ventilsitz 622 gedrückt wird, befindet sich das gasdichte Absperrventil 614 in seiner offenen Position. In dieser Position wird der am ringförmigen Ventilsitz 622 befestigte Dichtring 628 durch den Schutzteil 666 des kombinierten Schließ-Wärmeschutz-Elements 662 geschützt. Zum Öffnen oder Schließen des gasdichten Absperrventils 614 wird das kombinierte Schließ-Wärmeschutz-Element 662 axial nach unten bewegt, um es so vom ringförmigen Ventilsitz 622 zu lösen. Das kombinierte Schließ-Wärmeschutz-Element 662 kann jetzt von einer zur anderen Position geschwenkt werden. Sobald das kombinierte Schließ-Wärmeschutz-Element 662 in die gewünschte Position gebracht wurde, wird es nach oben gegen den Ventilsitz 622 gezogen. Es versteht sich, dass der Schutzteil 666 ferner einen internen Kühlkreislauf (nicht dargestellt) umfassen kann, um den Dichtring 628 abzukühlen, wenn sich der Schutzteil 666 auf dem ringförmigen Ventilsitz 622 befindet. Der Schutzteil kann ferner Gasauslassdüsen (nicht dargestellt) umfassen, um Gas aus dem internen Kühlkreislauf (nicht dargestellt) auf den freiliegenden Dichtring 628 zu blasen.

12, 13, 14 und 15 zeigen jeweils einen Materialverschluss gemäß weiteren Ausführungen der Erfindung. Diese Ausführungen umfassen alle ein kugelförmiges kombiniertes Schließ-Wärmeschutz-Element 762, das einen Schließteil 764 und einen Schutzteil 766 mit einer Ausladeöffnung 748 aufweist. Das gasdichte Absperrventil 714 umfasst ein Ventilgehäuse 720, mit dem ein ringförmiger Ventilsitz 722 verbunden ist. Am ringförmigen Ventilsitz 722 ist ein Dichtring 728 befestigt. Das kombinierte Schließ-Wärmeschutz-Element 762 ist um eine horizontale Achse schwenkbar, die die Mittelachse des Ventilsitzes 722 schneidet. Das gasdichte Absperrventil 714 befindet sich in seiner geschlossenen Position, wenn der Schließteil 764 des kombinierten Schließ-Wärmeschutz-Elements 762 die Ausladeöffnung 724 des ringförmigen Ventilsitzes 722 bedeckt. Wenn der Schutzteil 766 des kombinierten Schließ-Wärmeschutz-Elements 762 die Ausladeöffnung 724 des ringförmigen Ventilsitzes 722 bedeckt, befindet sich das gasdichte Absperrventil 714 in seiner offenen Position. In dieser Position wird der am ringförmigen Ventilsitz 722 befestigte Dichtring 728 durch den Schutzteil 766 des kombinierten Schließ-Wärmeschutz-Elements 762 geschützt. Zum Öffnen oder Schließen des gasdichten Absperrventils 714 wird der ringförmige Ventilsitz 722 axial vom kombinierten Schließ-Wärmeschutz-Element 762 fortgezogen. Das kombinierte Schließ-Wärmeschutz-Element 762 kann jetzt von einer zur anderen Position geschwenkt werden, ohne dabei den am ringförmigen Ventilsitz 722 befestigten Dichtring 728 zu berühren. Sobald das kombinierte Schließ-Wärmeschutz-Element 762 in die gewünschte Position gebracht wurde, wird der ringförmige Ventilsitz 722 gegen die entsprechenden Kontaktflächen des kombinierten Schließ-Wärmeschutz-Elements 762 gedrückt. Die Axialbewegung des ringförmigen Ventilsitzes 722 wird durch Kolben 754, 756 bewirkt. Eine axiale Dehnungsverbindung 758 verbindet den ringförmigen Ventilsitz 722 mit dem Ventilgehäuse 720. Es versteht sich, dass sowohl der Schließteil 764 als auch der Schutzteil 766 normalerweise einen internen Kühlkreislauf (nicht dargestellt) umfassen, damit sichergestellt wird, dass die Temperatur ihrer jeweiligen gegen den Dichtring 728 gedrückten Kontaktfläche beträchtlich unter der für den Dichtring 728 garantierten maximalen Arbeitstemperatur liegt. Sie können ferner Gasauslassdüsen (nicht dargestellt) umfassen, um Gas auf den freiliegenden Dichtring 728 zu blasen.


Anspruch[de]
  1. Gasdichtes Absperrventil für eine Einrichtung zum Ein- oder Ausladen von Material, umfassend:

    ein Ventilgehäuse (20; 120);

    einen ringförmigen Ventilsitz (22; 122), der mit dem Ventilgehäuse verbunden ist, wobei der Ventilsitz eine Ausladeöffnung (24) umgibt;

    ein Ventilschließelement (26; 126), das im Ventilgehäuse dem Ventilsitz zugeordnet ist, wobei das Ventilschließelement zwischen einer ersten Position, in der das Ventilschließelement und der ringförmige Ventilsitz axial zusammengedrückt werden können, und einer zweiten Position, in der das Ventilschließelement seitlich der Ausladeöffnung angeordnet ist, beweglich ist;

    ein Mittel, um das Ventilschließelement und den ringförmigen Ventilsitz axial zusammenzudrücken, wenn sich das Ventilschließelement in seiner ersten Position befindet; und

    ein weiches Dichtmittel (28; 128), das entweder dem ringförmigen Ventilsitz oder dem Ventilschließelement zugeordnet ist, wobei das weiche Dichtmittel eine freiliegende Dichtfläche aufweist, die gegen eine Dichtmittel-Kontaktfläche des Ventilschließelements beziehungsweise des Ventilsitzes zu drücken ist, um Gasdichtheit herzustellen, wenn der Ventilsitz und das Ventilschließelement zusammengedrückt sind;

    gekennzeichnet durch

    ein Wärmeschutzelement (30; 30'), das im Ventilgehäuse zwischen einer ersten Position, in der es die freiliegende Dichtfläche bedeckt, wenn sich das Ventilschließelement in seiner zweiten Position befindet, und einer zweiten Position, in der es die freiliegende Dichtfläche freigibt, beweglich ist, um so wieder einen gasdichten Kontakt zwischen der freiliegenden Dichtfläche und der Dichtmittel-Kontaktfläche zu ermöglichen.
  2. Gasdichtes Absperrventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeschutzelement einen internen Kühlkreislauf umfasst.
  3. Gasdichtes Absperrventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeschutzelement eine Verbindung zu einem Gaskreislauf und Gasauslassdüsen umfasst, die im Wärmeschutzelement angeordnet sind, um so Gas auf die freiliegende Dichtfläche blasen zu können.
  4. Gasdichtes Absperrventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das weiche Dichtmittel dem ringförmigen Ventilsitz zugeordnet ist und dass das Wärmeschutzelement eine Ausladeöffnung aufweist, die axial auf die Ausladeöffnung im ringförmigen Ventilsitz ausgerichtet ist, wenn sich das Wärmeschutzelement in seiner ersten Position befindet.
  5. Gasdichtes Absperrventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeschutzelement ein ringförmiges Element ist, das um eine Drehachse zwischen seiner ersten und zweiten Position schwenkbar ist.
  6. Gasdichtes Absperrventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse parallel zur Mittelachse des ringförmigen Ventilsitzes liegt und seitlich des ringförmigen Ventilsitzes angeordnet ist.
  7. Gasdichtes Absperrventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse senkrecht zur Richtung der Mittelachse des ringförmigen Ventilsitzes liegt und seitlich des ringförmigen Ventilsitzes angeordnet ist.
  8. Gasdichtes Absperrventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeschutzelement und das Ventilschließelement ein kombiniertes Schließ-Wärmeschutz-Element bilden, das einen Schließteil, das die Funktion des Ventilschließelements erfüllt, und einen Wärmeschutzteil, das die Funktion des Wärmeschutzelements erfüllt, aufweist, wobei der Wärmeschutzteil eine Ausladeöffnung hat, die axial auf die Ausladeöffnung im ringförmigen Ventilsitz ausgerichtet ist, wenn der Wärmeschutzteil das weiche Dichtmittel bedeckt.
  9. Gasdichtes Absperrventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das kombinierte Schließ-Wärmeschutz-Element ein kugel- oder zylinderförmiges Element ist, das um eine Drehachse schwenkbar ist, die senkrecht zur Mittelachse des ringförmigen Ventilsitzes liegt.
  10. Gasdichtes Absperrventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das kombinierte Schließ-Wärmeschutz-Element ein flaches Plattenelement ist, das in einer Ebene beweglich ist, die senkrecht zur Mittelachse des ringförmigen Ventilsitzes liegt.
  11. Gasdichtes Absperrventil nach irgendeinem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass:

    ein ringförmiger Gegensitz gegenüber dem ringförmigen Ventilsitz angeordnet ist, um so einen Schlitz dazwischen zu bilden;

    das kombinierte Schließ-Wärmeschutz-Element in dem Schlitz zwischen dem Ventilsitz und dem Gegensitz quer zur Mittelachse des ringförmigen Ventilsitzes beweglich ist;

    das Mittel zum axialen Zusammendrücken des Ventilschließelements und des ringförmigen Ventilsitzes ein Mittel zum axialen Bewegen des ringförmigen Gegensitzes umfasst; und

    das kombinierte Schließ-Wärmeschutz-Element ferner einen Freiheitsgrad parallel zur Mittelachse des ringförmigen Ventilsitzes aufweist, so dass das kombinierte Schließ-Wärmeschutz-Element zwischen dem Ventilsitz und dem Gegensitz eingeschoben wird, wenn letzterer axial in Richtung des ringförmigen Ventilsitzes bewegt wird.
  12. Gasdichtes Absperrventil nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass:

    das weiche Dichtmittel dem ringförmigen Ventilsitz zugeordnet ist;

    das Wärmeschutzelement einen ringförmigen Gegensitz bildet, der gegenüber dem ringförmigen Ventilsitz angeordnet ist, um so einen Schlitz dazwischen zu bilden;

    das Schließelement in dem Schlitz zwischen dem Ventilsitz und dem Gegensitz quer zur Mittelachse des ringförmigen Ventilsitzes beweglich ist, wobei es außerhalb des Schlitzes angeordnet ist, wenn es sich in seiner zweiten Position befindet;

    das Mittel zum axialen Zusammendrücken des Ventilschließelements und des ringförmigen Ventilsitzes ein Mittel zum axialen Bewegen des ringförmigen Gegensitzes umfasst; und

    das Schließelement ferner einen Freiheitsgrad parallel zur Mittelachse des ringförmigen Ventilsitzes aufweist, so dass es zwischen dem Ventilsitz und dem Gegensitz eingeschoben wird, wenn letzterer axial in Richtung des ringförmigen Ventilsitzes bewegt wird.
  13. Gasdichtes Absperrventil nach Anspruch 11 oder 12, gekennzeichnet durch eine axiale Dehnungsverbindung, die den ringförmigen Gegensitz mit dem Ventilgehäuse verbindet.
  14. Gasdichtes Absperrventil nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Zusammendrücken des Ventilschließelements und des ringförmigen Ventilsitzes dem Ventilsitz zugeordnet ist, um letzteren relativ zum Ventilschließelement zu bewegen.
  15. Gasdichtes Absperrventil nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch eine axiale Dehnungsverbindung, die den Ventilsitz mit dem Ventilgehäuse verbindet.
  16. Gasdichtes Absperrventil nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Zusammendrücken des Ventilschließelements und des ringförmigen Ventilsitzes dem Ventilschließelement zugeordnet ist, um letzteres relativ zum Ventilsitz axial zu bewegen.
  17. Gasdichtes Absperrventil nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das weiche Dichtmittel dem Ventilschließelement zugeordnet ist und dass das Wärmeschutzelement in seiner ersten Position vor dem Schließelement angeordnet ist, wenn sich letzteres in seiner zweiten Position befindet.
Es folgen 14 Blatt Zeichnungen






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