DE3800807A1

DE3800807A1 - Durch druckmittel steuerbares 2/2-wegeventil

Info

Publication number: DE3800807A1
Application number: DE19883800807
Authority: DE
Inventors: Eberhard Dipl Ing Lembcke
Original assignee: Bodenseewerk Geratetechnik GmbH
Current assignee: Sick Upa 88709 Meersburg De GmbH
Priority date: 1988-01-14
Filing date: 1988-01-14
Publication date: 1989-08-03
Also published as: DE3800807C2

Description

Die Erfindung betrifft ein durch Druckmittel steuerbares 2/2-Wegeventil mit einem Ventilgehäuse, das einen Ventilsitz bildet, und einem durch ein druckmittel gesteuertes Hubglied beweglichen Ventilschließkörper, der mit dem Ventilsitz zusammenwirkt.

In der Gas-Analysentechnik ist es vielfach erforderlich, das zu messende Gas auf erhöhter Temperatur zu halten. Dadurch soll verhindert werden, daß der Taupunkt unterschritten wird.

Ein besonders kritisches Beispiel für die Notwendigkeit einer Analyse von Gasen bei erhöhten Temperaturen sind Abgasmessungen bei Feuerungsanlagen, wenn den Feuerungsanlagen eine Anlage zur Reduzierung des NO_x- Anteils nachgeschaltet ist. In solchen Anlagen erfolgt die Reduktion des Stickoxids durch Zugabe von Ammoniak, wobei das Gasgemisch bei hoher Temperatur zwischen 300°C und 400°C über einen Katalysator geleitet wird. Das nicht verbrauchte NH₃, der sogenannte NH₃-Schlupf, muß möglichst gering gehalten werden. Deshalb ist eine NH₃-Messung erforderlich.

Dieser Restammoniak verbindet sich mit dem im Rauchgas ebenfalls vorhandenen SO₃ zu Ammoniumbisulfat NH₄ HSO₄. Dieses Ammoniumbisulfat ist sehr korrosiv. Bei Temperaturen unter 250°C bildet das Ammoniumbisulfat eine zähe Masse. Diese zähe Masse schlägt sich in Gasleitungen und Armaturen nieder. Dadurch werden die Gasleitungen und Armaturen verstopft. Außerdem entsteht Korrosion. Die NH₃- Messung wird verfälscht. Deshalb muß die gesamte gasführende Meßeinrichtung auf einer Temperatur über 250°C gehalten werden.

Jedes gasführende System hat auch Ventile. Solche Ventile in der Meßeinrichtung müssen auch auf eine Temperatur von über 250°C beheizt werden. Es bietet Schwierigkeiten, Ventile zu finden, die bei diesen Temperaturen noch korrosionsfest und dicht bleiben.

Ventile mit dynamischen Dichtungen aus den geläufigen Dichtungsmaterialien wie PTFE halten auf Dauer die Temperatur nicht aus. Es gibt metallbalg-abgedichtete Ventile. Diese sind in ihrem Aufbau sehr aufwendig. Sie weisen dynamische Packungsdichtungen für die Spindel oder Hubstößelabdichtung auf. Solche Packungsdichtungen sind nicht wartungsfrei.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein ansteuerbares 2/2-Wegeventil zu schaffen, welches weitgehend korrosions- und temperaturfest bis 260°C ist und das einfach und preisgünstig hergestellt werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß

(a) das Hubglied ein mit dem Ventilsitz fluchtender Metallfaltenbalg ist,

(b) der Metallfaltenbalg an seinem ventilsitzseitigen Ende geschlossen ist und den Ventilschließkörper trägt und

(c) der Metallfaltenbalg an seinem dem Ventilsitz abgewandten, offenen Ende um einen Druckmittelanschluß herum mit dem Ventilgehäuse verbunden ist.

Das 2/2-Wegeventil wird durch Druckmittel gesteuert. Damit werden alle Probleme vermieden, die sich bei einer elektromagnetischen Ansteuerung des Ventils durch die hohen Temperaturen ergeben würden. Bei einem solchen 2/2-Wegeventil übernimmt der Metallfaltenbalg sowohl die Funktion eines Stellmotors als auch die Funktion der dynamischen Abdichtung. Gesonderte Packungsdichtungen können entfallen.

Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch ein 2/2-Wegeventil für hohe Temperaturen.

Fig. 2 ist eine Draufsicht auf das 2/2-Wegeventil.

Das 2/2-Wegeventil enthält ein Ventilgehäuse 10. Das Ventilgehäuse 10 besteht aus einem scheibenartigen Gehäuseunterteil 12 und einem Gehäuseoberteil 14 von zylindrischer Grundform. Gehäuseoberteil 14 und Gehäuseunterteil 12 sind durch Gewindebolzen 16 miteinander verbunden. Der Gehäuseunterteil 12 weist einen Einlaß 18 und einen Auslaß 20 auf. Der Einlaß 18 geht in eine radiale Bohrung 22 über, die ihrerseits in einer zentralen, axialen Bohrung 24 mündet. Die axiale Bohrung 24 verläuft in einem zentralen, von dem Gehäuseunterteil vorstehenden und an diesem angeformten Ventilsitzkörper 26 und mündet in der Stirnfläche dieses Ventilsitzkörpers 26. Diese Mündung bildet einen Ventilsitz 28. Der Auslaß 20 steht mit einer axialen Bohrung 30 in Verbindung, die neben dem Ventilsitzkörper 26 aber innerhalb des Gehäuseoberteils 14 in der Stirnfläche des Gehäuseunterteils 12 mündet.

Der Gehäuseoberteil 14 weist eine zentrale, axiale Bohrung 32 auf, die sich, angrenzend an den Gehäuseunterteil 12 unter Bildung einer Ringschulter 34 zu einer zylindrischen Kammer 36 erweitert erweitert.

Ein Metallfaltenbalg 38 ist an einem dem Ventilsitz zugewandten Ende mit einem ersten Flansch 40 verschweißt. An seinem anderen, dem Ventilsitz abgewandten Ende ist der Metallfaltenbalg 38 mit einem zweiten Flansch 42 verschweißt. Der zweite Flansch 42 ist mittels Schrauben 44 mit der Stirnfläche des Gehäuseoberteils 14 fest verbunden. Der Metallfaltenbalg 38 sitzt in der Bohrung 32 des Gehäuseoberteils 14. In dem zweiten Flansch 42 ist eine zentrale Gewindebohrung 46 für einen Steuerdruckluft- Anschluß vorgesehen. Der erste Flansch 40 ist von einem Führungsring 48 umgeben. Der Führungsring 48 ist in der Bohrung 32 des Gehäuseoberteils 14 verschiebbar geführt. Der Führungsring 48 weist an dem ventilsitzseitigen Ende einen äußeren Rand 50 auf. Der äußere Rand 50 liegt im Ruhezustand bei geöffnetem 2/2-Wegeventil an der Ringschulter 34 an. Weiterhin weist der Führungsring 48 einen inneren Rand 52 auf. Auf dem inneren Rand 52 sitzt der ventilsitzseitige erste Flansch 40 auf. Eine Schraubenfeder 54 stützt sich an dem Gehäuseunterteil 12 ab und liegt an dem Führungsring 48 an. Die Schraubenfeder 54 sucht den Führungsring 48 mit seinem äußeren Rand 50 in Anlage an der Ringschulter 34 zu halten.

An dem ersten Flansch 40 ist ein Ventilschließkörper 56 auswechselbar, also leicht lösbar, befestigt. Der Ventilschließkörper 56 ist ventilsitzseitig konisch ausgebildet. Der Ventilschließkörper 56 besteht aus einem temperaturbeständigen Material, beispielsweise Polyimid.

Im Mantel des Gehäuseoberteils 14 ist eine axiale Bohrung 58 vorgesehen. In dieser axialen Bohrung 58 sitzt eine Heizpatrone 60. Parallel zu der Bohrung 58 verläuft eine Bohrung 62. In der Bohrung 62 sitzt ein Temperaturfühler 64. Auf diese Weise kann das Ventilgehäuse 10 auf eine erforderliche Temperatur von beispielsweise 260°C aufgeheizt werden.

Alle gasführenden Teile einschließlich des Metall faltenbalgs sind aus Chromstahl hergestellt.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung ist wie folgt:

Im Ruhezustand ist der Ventildurchgang offen. Das Gas strömt vom Einlaß 18 über die Kanäle 22 und 24 durch den Ventilsitz 26 in die Kammer 36 und von dort über die Bohrung 30 zum Auslaß 20. Zum Schließen des 2/2- Wegeventils wird Druckluft auf den in die Gewindebohrung 46 eingeschraubten (nicht dargestellten) Druckmittel anschluß gegeben. Der Metallfaltenbalg 38 dehnt sich aus und drückt den Flansch 40 mit dem Ventilschließkörper 56 nach unten in Fig. 1. Dabei wird der Führungsring 48 mit seinem äußeren Rand 50 von der Ringschulter 34 abgehoben.

Über den Führungsring 48 wird dabei die Schraubenfeder 54 zusammengedrückt. Der Führungsring 48 bewirkt dabei zunächst eine grobe Führung des Ventilschließkörpers 56.

Der Ventilschließkörper 56 dringt dann mit seiner konischen Spitze in den Ventilsitz 28 ein. Dabei zentriert sich der Ventilschließkörper an dem Ventilsitz 28. Das bewirkt eine Feinausrichtung des Ventilschließkörpers 56, so daß der Ventilschließkörper 56 schließlich in genauer Ausrichtung zu dem Ventilsitz 28 dicht auf diesem Ventilsitz aufsitzt und von dem druckluftbeaufschlagten Metallbaltenbalg 38 angedrückt wird. Der Metallfaltenbalg 38 selbst dient dabei gleichzeitig als Stellmotor und als Dichtung, welche eine Axialbewegung in den Gasraum überträgt und den Gasraum dabei zur Atmosphäre hin abdichtet.

Claims

1. Durch Druckmittel steuerbares 2/2-Wegeventil mit einem Ventilgehäuse (10), das einen Ventilsitz (28) bildet, und einem durch ein druckmittelgesteuertes Hubglied beweglichen Ventilschließkörper (56), der mit dem Ventilsitz (28) zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß

(a) das Hubglied ein mit dem Ventilsitz (28) fluchtender Metallfaltenbalg (38) ist,
(b) der Metallfaltenbalg (38) an seinem ventilsitz seitigen Ende geschlossen ist und den Ventilschließkörper (56) trägt und
(c) der Metallfaltenbalg (38) an seinem dem Ventilsitz (28) abgewandten, offenen Ende um einen Druckmittelanschluß herum mit dem Ventilgehäuse (10) verbunden ist.

2. 2/2-Wegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das Ventilgehäuse (10) durch eine Heizvorrichtung (60) beheizbar ist.

3. 2/2-Wegeventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschließkörper (56) konisch ist und mit einer Spitze in den Ventilsitz (28) eintaucht.

4. 2/2-Wegeventil nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch Führungsmittel (32, 48) zur Grobführung des Ventilschließkörpers (56).

5. 2/2-Wegeventil nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die Führungsmittel einen Führungsring (48) enthalten, der mit dem Ventilschließkörper (56) verbunden und in dem Ventilgehäuse (10) gerad beweglich geführt ist.

6. 2/2-Wegeventil nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, daß der Ventilschließkörper (56) leicht auswechselbar angebracht ist.

7. 2/2-Wegeventil nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, daß

(a) der Metallfaltenbalg (38) einen angeschweißten ventilsitzseitigen ersten Flansch (40) aufweist, an welchem der Ventilschließkörper (56) lösbar befestigt ist,
(b) der Metallfaltenbalg (38) auf der dem Ventilsitz (28) abgewandten Seite einen angeschweißten zweiten Flansch (42) aufweist, der eine Gewindebohrung (46) zur Verbindung mit einem Druckmittelanschluß aufweist und mit dem Ventilgehäuse (10) verschraubt ist.

8. 2/2-Wegeventil nach Anspruch 7, dadurch gekenn zeichnet, daß das Ventilgehäuse (10) einen Gehäuse unterteil (12) mit einem Einlaß (18), einem Auslaß (20) und dem Ventilsitz (28) sowie einen Gehäuseoberteil (14) aufweist, in dem der Führungsring (48) geführt ist und der durch den zweiten Flansch (42) des Metallfaltenbalgs (38) an seinem dem Gehäuseunterteil (12) abgewandten Ende abgeschlossen ist.

9. 2/2-Wegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschließkörper (56) aus temperaturgeständigem Material, z.B. Polyimid, besteht.