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Dokumentenidentifikation DE69722383T2 18.03.2004
EP-Veröffentlichungsnummer 0000883763
Titel KUGELVENTIL ZUR DURCHFLUSSREGLUNG VON FESTSTOFFPARTIKELN UND GASEN
Anmelder Hylsa S.A. de C.V., San Nicolas de los Garza, Nuevo Leon, MX
Erfinder FLORES VERDUGO, Marco Aurelio, Monterrey, MX;
NARVAEZ DE LEON, Ernesto, Monterrey, MX;
VALDEZ CHAPA, Cesar Humberto, Monterrey, MX;
ALANIS SANTOS, Luis Lauro, Monterrey, MX
Vertreter Dr. Weber, Dipl.-Phys. Seiffert, Dr. Lieke, 65183 Wiesbaden
DE-Aktenzeichen 69722383
Vertragsstaaten DE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 04.03.1997
EP-Aktenzeichen 979084522
WO-Anmeldetag 04.03.1997
PCT-Aktenzeichen PCT/IB97/00353
WO-Veröffentlichungsnummer 0097035130
WO-Veröffentlichungsdatum 25.09.1997
EP-Offenlegungsdatum 16.12.1998
EP date of grant 28.05.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 18.03.2004
IPC-Hauptklasse F16K 5/06

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ventil für das Zuführen von Schleifmaterial zu einem Druckbehälter und das Entfernen davon und die Bereitstellung einer wirksamen Dichtung zwischen verschiedenen gasförmigen Atmosphären und Drücken an jeder Seite des Ventils.

Typische Anwendungen für die Erfindung sind zum Beispiel die Verarbeitung von Eisenerz, direkt reduziertem Eisenschwamm (DRI) , Kohle oder anderen Partikeln fester Materialien, dir unter hohen Drücken verarbeitet werden, wobei die effektive Isolierung von der Umgebung von Gasen; wie etwa Wasserstoff oder Kohlenmonoxid oder anderen entflammbaren Gasen bereitgestellt werden muss. Die Erfindung kann vorteilhafterweise auch in Anwendungen bei niedrigen Temperaturen oder bei Verfahren unter Vakuumbedingungen oder bei sehr hohen Temperaturen (über 500°C) ausgeführt werden.

Hintergrund der Erfindung

Der Bedarf an Ventilen, die in industriellen Umgebungen bei der Verarbeitung von Festkörper-Schleifmaterial arbeiten, zum Beispiel bei der Produktion von direkt reduzierten Eisenerzen und Kohlevergasung, besteht seit einigen Jahrzehnten. Heutzutage gibt es eine Reihe von vorgeschlagenen Ventilgestaltungen und Ventilkombinationen, die darauf angelegt sind, einen wirksamen und dauerhaftern Betrieb von Druckbehälterverschlüssen zu finden, aber bis heute hat keines dieser Ventile alle in diesen Bereichen benötigten technischen Anforderungen entsprochen, insbesondere, wenn die Temperaturen der behandelten Materialien über 500°C liegen.

Eine früher vorgeschlagene Lösung dieses Problems wird in dem U.S. Patent Nr. 2,733,912 von Newcomb et al. beschrieben. Newcomb erläutert eine Kombination aus einem Schmetterlingsventil für Festkörper-Blockade und einem Stopfenventil für die Gas(ab)dichtung. Dieses Patent lehrt weder noch schlägt es das Stoppen des Flusses von Festkörperpartikeln und das Gasabdichten mit dem gleichen Blockierelement mit einer gekühlten aufblasbaren Dichtung vor, noch ist es auf die Verwendung bei hohen Temperaturen angepasst.

Das U.S. Patent Nr. 1,901,961 von W. F. Grant beschreibt ein Rotationsventil für die Steuerung des Flusses jedweder Fluide, wie etwa Flüssigkeiten oder Gase, und ist besonders auf die Verwendung in Wasserwegen und Ölrohrleitungen angepasst. Das von Grant beschriebene Ventil umfasst eine druckartige Dichtungseinrichtung aus einem flexiblen Material, welche durch Wasserdruck oder durch Druck aus anderen Quellen betätigt wird. Die Dichtung wird durch Druck aufgeblasen, um das Ventil in seiner geschlossenen Position abzudichten und der Druck wird vor dem Öffnen des Ventils freigesetzt. Dieses Patent lehrt weder noch schlägt es die Anwendung des Ventils für das Kontrollieren von Festkörperpartikeln noch seine Anwendbarkeit bei hohen Temperaturen mit entflammbaren Gasen unter Druck vor. Grant stellt keinen Ventilaufbau für den geeigneten Fluss von Festkörperpartikeln bereit, da die Form des Blockierelementes 13 den Festkörperfluss nicht abschneiden sondern blockieren würde, wenn der Fließkanal mit Festkörpern gefüllt ist. Dieses Ventil war für Fluide geplant und kann auch nur für deren Handhabung verwendet werden.

Das U. S. Patent Nr. 3,799,367 von Grewer et al. beschreibt ein Entladesystem für einen schaftartigen Ofen, welches ein klappenartiges Ventil für das Stoppen des Flusses von Festkörperpartikeln umfasst. Dieses Patent stellt jedoch keine wirksame Dichtung bereit, da es für eine solche Dichtung auf Oberflächen aus Metall angewiesen ist und diese Oberflächen leicht durch die durch das Ventil hindurchgehenden Festkörperparfikel abgekratzt und abgenutzt werden können.

Das U.S. Patent Nr. 4,130,268 von Kojima et al. zeigt einen Ventilaufbau für pulveriges oder feinkörniges Material, wobei ein einzelnes Ventilteil eine Doppelfunktion des Absperrens des Flusses aus feinkörnigem Material und auch des Absperrens von Gasdruck hat. Das Absperrventilteil hat eine gekrümmte Form, die gegen den Fluss von Festkörpern auf die konkave Seite des gekrümmten Teils wirkt. Die Gasabdichtfunktion wird auf der konvexen Seite des gekrümmten Teils ausgeführt. Dieser Ventilaufbau hat den Nachteil, dass die Dichtungsoberfläche des Gehäuses (25) abgeschliffen wird, da die Teilchen von ihrem vertikalen freien Fall durch das Absperrteil (22) abgelenkt werden, wenn das Ventil geschlossen wird. Dieses Patent sagt nichts aus in Bezug auf die Handhabung von feinkörnigen Festkörpern bei hohen Temperaturen, sondern ist vielmehr auf Anwendungen bei Umgebungstemperaturen beschränkt.

Das US-Patent Nr. 4,137,935 von Snowdon beschreibt eine Ventilanordnung für das Schließen und Abdichten eines Einlasses, welcher mit großteiligem Material gefüllt ist, wobei das Absperren der Festkörperpartikel und die Gasdichtung durch ein einzelnes kalottenförmiges Teil bewirkt werden, wobei beide Funktionen an dessen konvexer Seite ausgeführt werden. Die gasdichte Dichtung besteht aus der Metalloberfläche des kalottenförmigen Elements und einem aufblasbaren elastischen kreisförmigen Element. Das Dichtungselement wird durch seine Position außerhalb des möglichen schwerkraftbedingten Flusses vor der Abnutzung durch Festkörperpartikel geschützt. Die Dichtungsoberfläche des kalottenförmigen Teils, welche abgenutzt werden könnte, stellt kein Dichtungsproblem dar, da das flexible Dichtungselement, wenn es aufgeblasen ist, gegen die Metalloberfläche gepresst wird und so eine sehr effektive Dichtung bereitstellt. Dieses Patent schlägt keine Modifikation des Ventilaufbaus für Anwendungen bei hohen Temperaturen, über 450°C, vor, bei denen die für die Herstellung des Dichtungselementes herangezogenen Materialien beschädigt würden. Obwohl einige Polymermaterialien gefunden wurden, die Temperaturen von bis zu 260°C standhalten, gibt es keine auf dem Markt verfügbaren Ventile für Anwendungen über diesen Temperaturen.

Die U.S. Patentanmeldung Nr. US 4,292,992 lehrt einen torartigen Ventilaufbau mit einem rechteckigen Gleittor, das den Fluss einer aus drei Phasen bestehenden Mischung aus Festkörpern, die in Wasser und Gas zwischen einem Ausgleichsbunker, einem Überdruckbunker und der Atmosphäre eingeschlossen sind verhindert bzw. ermöglicht. Das Absperren der Festkörperpartikel wird bewirkt, indem das Gleittor über die Öffnung zwischen dem , Ausgleichsbunker und dem Überdruckbunker wird. Eine Gasdruck-Entleerungsanordnung dient dazu, alle Festkörperpartikel von den Gleittoroberflächen zu entfernen, bevor ein Dichtungselement in abdichtenden Kontakt mit den oberen und unteren Oberflächen des Gleittores aufgeblasen wird.

Ziele und Zusammenfassung der Erfindung

Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung zur Verwendung beim Einführen von feinkörnigem Schleifmaterialien bei hohen Temperaturen in einen Druck- oder Vakuumbehälter hinein oder beim Entfernen daraus bereitzustellen, und zwar bevorzugt durch ein einzelnes Druckventil (das doppelte mechanisch gekuppelte Absperr- und Druckventileinheiten ersetzt).

Ein anderes Ziel der Erfindung ist es, eine verbesserte Vorrichtung für die Regulierung des Schwerkraftvorschubs von feinkörnigem Eisenerz zu einem Druckbehälter, insbesondere einem Eisenerz-Verdichtungsreaktor, hin und davon weg, bereitzustellen.

Andere Ziele der Erfindung werden im folgenden zum Teil offensichtlich und zum Teil ausgeführt.

Die vorliegende Erfindung stellt ein Ventil für die gleichzeitige Regelung des Flusses von festen Teilchen und Gasen bereit mit einem Körper mit einem Einlass und einem Auslaß, der im allgemeinen dem Einlass gegenüber angeordnet ist, die eine erste Passage bzw. einen ersten Durchgang bzw. eine zweite Passage für die festen Teilchen bzw. Gase definieren, einem Blockierelement für feste Körper bzw. Teilchen mit einer Öffnung, die einen dritten Durchgang, zwischen dem ersten Durchgang und dem zweiten Durchgang definiert, wobei das Blockierelement für feste Körper bzw. Teilchen zwischen einer geschlossenen Position bzw. einer offen Position bewegbar ist, wodurch der Fluss der festen Teilchen durch den dritten Durchgang behindert bzw. ermöglicht wird, einem elastischen, mit Fluid aufblasbaren Dichtelement, das von einer entleerten Position zu einer aufgeblasenen Position erweiterbar ist mittels eines Druckes, der durch ein kontinuierlich zirkulierendes Fluid angelegt wird, wobei das zirkulierende Fluid durch einen Kühldurchgang innerhalb des elastischen, mittels Fluid aufblasbaren Dichtgliedes fließt, und einer Einrichtung für das Erhöhen und Erniedrigen des Druckes, der von dem zirkulierenden Fluid, das in Kontakt mit dem Dichtglied steht, ausgeübt wird, wobei, wenn der Druck, der von dem zirkulierenden Fluid angelegt wird, erhöht wird, eine gasdichte Dichtung zwischen dem Blockierelement für feste Körper und dem Dichtglied ausgebildet wird, während das Dichtglied gleichzeitig durch das zirkulierende Fluid gekühlt wird, wobei dadurch die Temperatur des Dichtgliedes innerhalb erlaubter Grenzen gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Blockierelement für feste Teilchen im allgemeinen als ein Teil einer Kugel geformt ist, die eine kreisförmige Dichtfläche zwischen der konvexen Kugeloberfläche des Blockierelements für feste Körper und dem Dichtelement definiert, und das Blockierelement für feste Teilchen sowohl im Uhrzeigersinn als auch gegen den Uhrzeigersinn drehbar ist für die Öffnung und für das Schließen des dritten Durchganges.

Ein Ventil gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat zahlreiche Merkmale, welche das Ventil in die Lage versetzen; Zuverlässigkeit zu bieten und die Kapital- und Wartungskosten davon in Verarbeitungsbetrieben zu senken.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Bei dieser Spezifikation und in den beiliegenden Zeichnungen werden einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung gezeigt und beschrieben und es werden verschiedene Alternativen und Modifikationen davon vorgeschlagen, wobei es sich aber versteht, dass diese Veränderungen und Modifikationen innerhalb des Erfindungsgedankens erfolgen können. Die hier gegebenen Vorschläge sind zu Zwecken der Erläuterung ausgewählt und einbezogen, damit andere Fachleute die Erfindung und ihre Prinzipien vollständig verstehen und es ihnen so ermöglicht wird, sie in einer vielfachen Form zu modifizieren, je nachdem, wie es am besten an die Bedingungen einer bestimmten Verwendung angepasst ist.

1 ist ein teilweise schematischer Vertikalschnitt eines Ventils, das eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung darstellt, wobei das Absperrteil sich in geschlossener Position befindet (wobei die Installationsanordnung und das angeschlossene Rohrnetz in gestrichelter Linie gezeigt werden),

2 ist die gleiche Ansicht wie in 1, außer dass das Absperrteil in offener Position gezeigt wird,

3 ist die gleiche Ansicht wie in den vorhergehenden Figuren, außer dass sich Teilchen darin befinden und das Absperrteil sich in einer mittleren Position zwischen der offenen und geschlossenen Position befindet (um die Vorteile der sphärischen Form des Absperrteils zu erläutern),

4 ist ein teilweise schematischer Vertikalschnitt des Ventils von 2, und zwar in Richtung der Pfeile auf der, wie in 2 gezeigten, Linie 4-4, (so betrachtet im rechten Winkel zu der Ansicht von 2),

5 ist ein Vertikalschnitt entlang der Pfeilrichtung auf den, wie in 1 gezeigten, Linien 5-5, und entspricht der Ansicht von 4, außer, dass das Absperrteil in geschlossener Position dargestellt wird,

6 ist eine Explosionsansicht des Absperrteils, um seine mechanische Struktur zu erläutern, und

7 ist ein vergrößerter detaillierter Vertikalschnitt des Dichtteilbereichs des Ventils.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Obwohl die Erfindung als auf Direktreduktionsreaktoren angewendet beschrieben werden wird, was eine der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist, wird es für die Fachleute erkennbar sein, dass die Erfindung in ihren weiteren Aspekten verwendet werden kann und sie Vorteile in anderen ähnlichen Anwendungen industrieller Verfahren bei niedrigen und hohen Temperaturen und Drücken über und unter dem atmosphärischem Druck, insbesondere für die Handhabung von Schleifpartikeln, bereitstellt.

Bezug nehmend auf die 1, 2, 3, 4, und 5, welche unterschiedliche Ansichten des Ventils darstellen und bei denen gleiche Ziffern die gleichen Elemente seiner Struktur bezeichnen, bezeichnet Ziffer 10 im allgemeinen ein erfindungsgemäßes Ventil für Anwendungen bei kalten und hohen Temperaturen in einem Direktreduktions-Reaktorsystem mit einem Gehäuse 12 und einem drehbaren Absperrteil 14. Das Ventil 10 ist so dargestellt, dass es für die Installation zwischen einer oberen Flanke 16 und einer unteren Flanke 18 angepasst ist, und in seiner Arbeitsstellung durch geeignete Befestigungseinrichtungen, zum Beispiel ein Bolzenset 20, fixiert ist. Ein Zuführrohr (oder anfänglicher Behältnisauslass) 22 passt zu dem Einlass 24 des Ventils, und ein Auslass 26 des Ventils passt zu dem Entsorgungsrohr (oder anschließender Behältniseinlass) 28. Das Absperrteil 14 hat eine im allgemeinen sphärische Form in seinen Dichttlächen 32 und 34 und hat einen Innendurchgang 36, der durch eine zylindrische Wand 38 begrenzt wird.

Das Ventil ist mit Kühldurchgängen sowohl in dem Gehäuse als auch in dem Absperrteil für die Anwendungen ausgestattet, bei denen die behandelten Materialien hohe Temperaturen haben, zum Beispiel bei der Herstellung von heißem direktreduziertem Eisen (DRI), oder bei der Kohlegasbildung. Das Gehäuse wird durch eine zirkulierende Flüssigkeit, üblicherweise Wasser, durch eine Wärmeaustauschummantelung 42 hindurch, die durch die konzentrischen zylindrischen Wände 44 und 46 gebildet wird, gekühlt. Wasser wird dazu gebracht, durch die Kühlummantelung 42 hindurch zu zirkulieren, wobei es durch den Einlass 52 eintritt und durch den Auslass 54 austritt. Ein kreisförmiges unteres Teil 48 und ein oberes Teil 50 verschließen die Enden der Kühlummantelung 42 und bilden damit das Gehäuse 12 des Ventils 10.

Bezug nehmend auf die 4 und 5, bei denen das Ventil als Vertikalschnitt betrachtet wird (senkrecht zu der Schnittansicht in den vorhergehenden Figuren, und als solche entlang der Richtung des Schaftes 30), stehen Kühldurchgänge 56 für das Zirkulieren von Wasser durch sie hindurch bereit (für das Kühlen der Stirnwandabschnitte des Gehäuses 12, die den Schaft 30 stützen, und für die . Verbindung mit der Kühlummantelung 42 um das Ventilgehäuse herum). Die Durchgänge 56 mit den passenden Wasserein- und -auslässen (zur Vereinfachung nicht gezeigt) sind solche nach dem Stand der Technik. Ein anderer kreisförmiger Durchgang 58 für Kühlwasser befindet sich an dem oberen Teil des Gehäuses, um die Temperatur des obersten Elementes 60 auf einer annehmbaren Betriebstemperatur zu halten. Das Element 60 arbeitet mit einem anderen ringförmigen Element 62 zusammen, um einen flexiblen Dichtring 40 an Ort und Stelle zu fixieren, welcher ausdehnbar für das Eingreifen in die sphärischen Oberflächen 32 oder 34 des Absperrteils 14 ist, um damit eine gasdichte Abdichtung zwischen dem Einlass und dem Auslass des Ventils (wenn das letztere geschlossen ist) zu begründen.

3 zeigt das Absperrteil 14 in einer mittleren Position, wenn sich das Ventil öffnet oder schließt. Aus dieser Figur heraus werden die Vorteile verdeutlicht, die man durch ein glattes kugeliges Absperrteil 14 im Gegensatz zu den Ventilen nach dem Stand der Technik hat, bei denen das Absperrteil kalottenförmig ist (wie in dem Patent 4,137,935) oder nur einen kugeligen Sektor oder eine gewölbte Dichtfläche hat. Wenn das Ventil voll mit Festkörpern ist, ist das Absperrteil der Erfindung sehr viel leichter innerhalb der fest gepackten Teilchen in dem Ventil zu bewegen, da der Raum für die Drehbewegung durch das Volumen des kugeligen Absperrventils bereitgestellt wird. Dies wurde durch aktuelle Prototypen bewiesen, die mit einer Wölbungsabsperrung (gemäß dem Patent) und mit einer vollständigen Kugel (gemäß der vorliegenden Erfindung) konstruiert wurden, nachdem sie getestet und die Ergebnisse miteinander vergleichen worden sind. Bei den Ventilen nach dem Stand der Technik, und insbesondere, wenn die Festkörperpartikel hart und abrasiv sind, wie es bei Eisenerz und DRI der Fall ist, erfordert das Öffnen und Schließen des Ventils in einem Bett von Teilchen sehr viel höhere Drehmomentkräfte und erfordert stärkere Materialien für den Schaft des Ventils als für ein Ventil benötigt, das gemäß der vorliegenden Erfindung gebaut worden ist. Der in dem Absperrteil 14 bestehende Durchgang 36 leitet die Festkörper durch das Ventil, wobei das Abschleifen oder das Festklemmen der in anderen Räumen innerhalb des Ventils gepackten Teilchen vermieden wird. Ein anderer Vorteil der Kugelform des Absperrteils ist, dass das Absperrteil in jede Richtung für das Öffnen oder Schließen gedreht werden kann und nicht darauf beschränkt ist, sich für das Öffnen und Schließen nur in einer Richtung zu bewegen, während das Absperrteil des Anmelders so betrieben werden kann, dass es sich in beiden Richtungen drehen kann, falls aus irgendeinem Grund das Absperrteil durch Teilchen festgeklemmt würde, welche das Verkeilen oder das Steckenbleiben des Teils in dem Gehäuse verursachen würden, Ein anderer Vorteil des erfundenen Ventils ist, dass das Dichtelement 40, welches in die Dichtfläche 32 oder 34 eingreift, um eine gasdichte Dichtung bereitzustellen, vor dem Kontakt mit Schleifpartikeln und Staub oder vor der Hitzestrahlung geschützt wird, die durch Materialien bei hohen Temperaturen verursacht werden, wenn es sich entweder in vollständig geöffneter oder vollständig geschlossener Position befindet (und nur teilweise ausgesetzt ist, und dann auch nur kurz während des Übergangs zwischen Öffnen und Schließen).

Bezug nehmend auf 6, wird eine schematische Explosionsansicht des Absperrteils 14 gezeigt, um dessen wichtigste Teile zu erläutern. Der Basisbestandteil ist eine Kugel 33, welche an ein zylindrisches Teil 38 angeschweißt ist, um den Durchgang 36 für Festkörperpartikel zu bilden. Die seitlichen flachen kreisförmigen Platten 42A und 44A sind an die Kugel 33 angeschweißt und zwei verstärkende Schaftelemente 43 und 45 sind sowohl an das zylindrische Element 38 als auch die flachen Platten 42A und 44A für größere mechanische Stärke des Absperrteils 14 angeschweißt.

Wie detaillierter in 7 erläutert, besteht bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der Dichtring 40 aus einem elastischen Material, welches sich durch die Tätigkeit eines Fluiddrucks auf eine solche Weise verformt, dass die Dichtfläche 66 des Dichtrings 40 gegen die Oberfläche 32 gepresst wird (oder 34, abhängig davon, in welche Richtung das Absperrteil 14 gedreht wird). Ein steifes Teil 68 wird in den Dichtring 40 eingeführt, um seine Form beizubehalten. Wenigstens ein Durchgang 70 befindet sich in dem Teil 68, welcher mit den Durchgängen 72 und 74 in Verbindung steht, um Fluid, üblicherweise ein Gas, zum Aufblasen des Dichtelements 40 einzuschießen. Um den angemessenen Freiraum zwischen der Oberfläche des Absperrelements 32 oder 34 und der Oberfläche 66 des Dichtrings 40 bereitzustellen, kann eine geeignete Menge an Abstandsstücken 76 zwischen die ringförmigen Elemente 60, 62 und das Gehäuse eingebracht werden. Die Abstandsstücke 80 werden für die Abgleichung des Freiraums zwischen dem Schutzring 82 und dem Absperrelement 14 eingeführt. Wenn das Ventil 10 geöffnet werden soll, wird der Fluiddruck in dem Rohr 70 freigesetzt und die Dichtung eliminiert, was so die Dichtfläche 40 vor Abnutzung durch die durch das Ventil hindurchgehenden Teilchenmaterialen schützt. Selbst bei offener Position schützt das durch die inneren Durchgänge des Absperrteils 14 hindurchgehende Kühlwasser (d.h. zwischen der Kugel 33 und der zylindrischen Wand 38) den Dichtring 40, indem es diesen Ring 40 abdeckt (siehe 2). Das die Dichtung 40 betreibende Fluid kann Luft oder ein anderes Gas sein, das mit den durch dieses Ventil zu handhabenden Material kompatibel ist, um die Beschädigung dieser Materialien in dem Fall zu vermeiden, dass es einen Schwund an Druckgas aus diesem Dichtring gibt. Für Anwendungen bei hoher Temperatur kann das bevorzugte Fluid für das Aufblasen des Dichtrings Wasser sein, welches auch als Kühlmittel für den Ring dienen kann (welches dazu gebracht werden kann, entlang des für diesen Zweck in dem Teil 68 bereitgestellten Umfangsdurchgangs 71 zu zirkulieren).

Bezug nehmend auf 7, wird in einer bevorzugten Ausführungsform das Kühlwasser bei einem Druck von etwa 8 Kg/cm2 von einer nicht gezeigten geeigneten Quelle durch das Rohr 70 zugeführt und fortlaufend dazu gebracht durch den inneren Durchgang 71 der kreisförmigen Dichtung 40 zu zirkulieren, und wird dazu verwendet, die Aufrechterhaltung der Temperatur der Dichtung innerhalb der gestatteten Grenzen, denen das flexible Polymermaterial standhalten kann (typischerweise bis zu etwa 400°C) zu unterstützen und auch dafür, den notwendigen Druck zum Verformen der Dichtung und zur Durchführung der Dichtungsfunktion auszuüben. Wenn sich das Absperrteil 14 in seiner geschlossenen Position befindet, wird das Dichtelement 40 aufgeblasen, indem der Fluss des austretenden Kühlwassers ohne Unterbrechung seiner Zirkulation behindert wird. Dieses Verfahren kann zum Beispiel mittels einer Kombination aus einem Kühlwasserventil und einer Abgleichöffnung in einem By-pass-Rohr ausgeführt werden. Um die Dichtung zu entgasen, wird das Kühlwasserventil geöffnet, während für das Aufblasen der Dichtung das Kühlwasserventil geschlossen wird, wodurch Wasser dazu getrieben wird, durch eine Flussbehinderung hindurchzugehen, was den Druckaufbau in der Dichtung verursacht und es dem Wasserfluss gestattet, in ausreichendem Maße fortzufahren, Hitze aus der Dichtung herauszutragen.

Für Anwendungen bei hohen Temperaturen wird es empfohlen, wenn Kühlwasser durch die Kühldurchgänge des Ventils zirkuliert, die Temperatur aller Durchgänge und Oberflächen, welche mit der Temperatur in Kontakt sind, über der Kondensationstemperatur des Wassers bei Betriebsdruck zu halten, um zu verhindern, dass Wasser kondensiert und Niederschläge bildet, welche die Wirkung des Kühlens oder die leichte Bewegung der beweglichen Teile des Ventils beeinträchtigen können.


Anspruch[de]
  1. Ventil (10) für die gleichzeitige Regelung des Flusses von festen Teilchen und Gasen, das aufweist:

    einen Körper (12) mit einem Einlaß (24) und einem Auslaß (26), der im allgemeinen dem Einlaß (24) gegenüber angeordnet ist, die eine erste Passage bzw. einen ersten Durchgang (22) bzw. eine zweite Passage (28) für die festen Teilchen bzw. Gase definieren, ein Blockierelement (14) für feste Körper bzw. Teilchen mit einer Öffnung, die einen dritten Durchgang (36), zwischen dem ersten Durchgang (22) und dem zweiten Durchgang (28) definiert, wobei das Blockierelement (14) für feste Körper bzw. Teilchen zwischen einer geschlossenen Position bzw. einer offenen Position bewegbar ist, wodurch der Fluß der festen Teilchen durch den dritten Durchgang (36) behindert bzw. ermöglicht wird, ein elastisches, mit Fluid aufblasbares Dichtelement (40), das von einer entleerten Position zu einer aufgeblasenen Position erweiterbar ist mittels eines Druckes, der durch ein kontinuierlich zirkulierendes Fluid angelegt wird,

    wobei das zirkulierende Fluid durch einen Kühldurchgang (70) innerhalb des elastischen, mittels Fluid aufblasbaren Dichtgliedes (40) fließt, und

    eine Einrichtung für das Erhöhen und Erniedrigen des Druckes, der von dem zirkulierenden Fluid, das in Kontakt mit dem Dichtglied (40) steht, ausgeübt wird, wobei, wenn der Druck, der von dem zirkulierenden Fluid angelegt wird, erhöht wird, eine gasdichte Dichtung zwischen dem Blockierelement (14) für feste Körper und dem Dichtglied (40) ausgebildet wird, während das Dichtglied gleichzeitig durch das zirkulierende Fluid gekühlt wird, wobei dadurch die Temperatur des Dichtgliedes innerhalb erlaubter Grenzen gehalten wird,

    dadurch gekennzeichnet, daß

    das Blockierelement (14) für feste Teilchen im allgemeinen als ein Teil einer Kugel geformt ist, die eine kreisförmige Dichtfläche zwischen der konvexen Kugeloberfläche (32, 34) des Blockierelements (14) für feste Körper und dem Dichtelement (40) definiert, und das Blockierelement (14) für feste Teilchen sowohl im Uhrzeigersinn als auch gegen den Uhrzeigersinn drehbar ist für die Öffnung und für das Schließen des dritten Durchganges (36).
  2. Ventil (10) nach Anspruch 1, wobei das zirkulierende Fluid Wasser ist.
  3. Ventil (10) nach Anspruch 1, wobei das zirkulierende Fluid Erdgas ist.
  4. Ventil (10) nach Anspruch 1, wobei Abschnitte des Gehäuses (12) gehärtet sind für den Schutz dieser Abschnitte gegenüber abrasiver Abnutzung durch die korpuskolaren Festkörper.
  5. Ventil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Dichtelement (40) adaptiert ist, um hohe Temperaturen von partikularen Festkörpern oberhalb von 400°C zu handhaben.
  6. Ventil (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Blockierelement (14) für feste Körper einen gekühlten Ringbereich aufweist, der das Dichtglied (40) kontaktiert, wenn das Blockierelement (14) für Festkörper in der geöffneten Position ist.
Es folgen 7 Blatt Zeichnungen






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