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Sitzglied für einen Absperrschieber
Die Erfindung betrifft ein Sitzglied für einen Absperrschieber.
Ein Durchlassschieber mit einem zweiteiligen Schieberkörper, welcher durch Parallelverschiebung der beiden Teile ausdehnbar und zusammenziehbar ist, ist in dem USA Reissue-Patent Nr. 20, 101 beschrieben.
Solche Schieber haben ein Gehause mit einer durchgehenden Bohrung, die eine Schieberkammer mit einer darin gleitend eingebauten Schieberplatte schneidet. An den beiden gegenüberliegenden Seiten der Schie- berkammer umgeben die Bohrung ringförmige Nuten, die sich in die Schieberkammer hinein öffnen. In diesen Nuten sind Sitzglieder für den Schieber gelegen. Die Schieberplatte besteht aus zwei Teilen, die im allgemeinen der Verschluss und das Segment genannt werden. Die Innenflächen der Schieberplatte sind als Doppelkeile ausgebildet, und die Schieberplatte dehnt sich sowohl in der offenen als auch in der geschlossenen Stellung aus.
Die Schieberplatte weist einen nicht durchbrochenen Teil auf, der die Sitzglieder berührt, um den Schieber gegen Durchfluss in der geschlossenen Lage abzudichten, und einen mit einem Durchlass versehenen Teil, wobei der Durchlass im geöffneten Zustand des Schiebers mit der Bohrung fluchtet.
Die Sitzglieder für einen Schieber dieser Art sind gewöhnlich in die Nuten eingepresst. Das Sitzglied ist ein wenig grösser als die Nut, und die Abdichtung rund um das Sitzglied wird durch die Passung des Sitzgliedes in der Nutenwand bewerkstelligt. Dies erfordert äusserst enge Toleranzen in der Fertigung und eine genaue Parallelität zwischen dem Verschluss, dem Sitz und der Nut. Normalerweise ist der Druck, wenn der Schieber geschlossen ist, in der Schieberkammer geringer als der Druck an der Anströmseite.
Da der Anströmsitz nicht an der Rückfläche der Nut abdichtet, ist es der Flüssigkeit also möglich, hinter den Anströmsitz zu gelangen und ihn gegen die Schieberplatte zu drängen, so dass ein unerwünschtes Schleifen entsteht, das ein höheres Drehmoment bei der Bedienung des Schiebers erfordert und einen erheblichen Verschleiss am Anströmsitz zur Folge hat. Ausserdem ist es schwer, eine feste Abdichtung zu erhalten, wenn der Verschluss, der Sitz und die Nut nicht genau parallel laufen. Es sind nun schon verschiedene Massnahmen vorgeschlagen worden, um ein solches "Schwimmen" des Sitzes auszuschalten.
Die meisten dieser Massnahmen haben eine besondere Bearbeitung entweder der Nut oder des Sitzes erfordert. Solche Sonderbearbeitungen komplizieren natürlich die Fertigung des Schiebers. Ausserdem trägt keine der bekannten, vorgeschlagenen Massnahmen dazu bei, Abweichungen von der Parallelität auszugleichen.
Die Erfindung bezieht sich nun auf ein Sitzglied für einen Absperrschieber, welcher ein Gehäuse mit durchgehender Bohrung, eine diese Bohrung schneidende Schieberkammer, eine in dieser Kammer angeordnet. geteilte und sich parallel ausdehnende Schieberplatte sowieSitzglieder aufweist, welche in ringförmigen, die Bohrung umgebenden Ausnehmungen angeordnet sind, wobei jedes dieser Sitzglieder einen Ring aufweist, dessen Durchmesser geringer ist als die ringförmige Ausnehmung, wodurch er lose in die Ausnehmung passt, wobei die der Aussenwand gegenüberliegende Fläche des Kreisrings mit einer Ringnut versehen ist und wobei in dieser Ringnut ein Dichtglied vorgesehen ist und es zielt die Erfindung bei einem derartigen bekannten Sitzglied darauf ab, die oben angegebenen Nachteile zu beseitigen.
Das erfindungsgemasse Sitzglied ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtglied sich über die Sitzfläche so weit hinaus erstreckt, dass beim Schliessen des Schiebers die Stirnfläche des Kreisringes mit der gegenüberliegenden Wand der Ausnehmung ausser Berührung steht. Zweckmässig ist die Anordnung so getroffen, dass die der mit dem Dichtglied versehenen Fläche des Ringes gegenüberliegende Fläche mit einem in eine Nut eingelegten Dichtungsring versehen ist, dessen Innendurchmesser grösser ist als der Innendurchmesser der das Dichtglied aufnehmenden Nut.
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Durch die Erfindung wird ein Schiebersitz geschaffen, welcher die Notwendigkeit der Einhaltung en- ger Toleranzen sowohl der Abmessung nach als auch in der Parallelität ausschaltet. Sie ermöglicht dem
Sitzglied auch in einem gewissen Mass zu "schwimmen", und gestattet, dass der Druck in der Bohrung in derSchieberkammer wirksam wird und dadurch einenDifferenzdruck zwischen der Bohrung und der Schieberkammer ausschaltet. Das Sitzglied schleift daher, wenn der Verschluss und das Segment zusammenge- zogen sind, nicht an der Verschlussfläche. Selbst wenn das Sitzglied leichte Berührung mit der Schieberplatte hat, so tritt doch kein Schleifen auf, da kein Differenzdruck vorhanden ist, welcher den Sitz in
Berührung mit der Absperrmechanik bringen würde.
In der Zeichnung sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung schematisch dargestellt.
Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch einen Schieber mit einer durch Verschiebung ausdehnbaren Schieberplatte und einem erfindungsgemässen Schiebersitz, wobei die Schieberplatte in voll ausgedehnter, geschlossener Lage gezeigt ist, Fig. 2 ist eine der Fig. 1 ähnliche Darstellung und zeigt die Schieberplatte bei Beginn der Zusammenziehung, Fig. 3 ist eine der Fig. 2 ähnliche Darstellung und zeigt die Schieberplatte vollständig zusammengezogen und Fig. 4 ist eine Schnittdarstellung einer abgewandelten Ausfüh - rungsform des Sitzes.
Fig. 1 zeigt einen Schieber mit einer durch Verschiebung ausdehnbaren Schieberplatte derjenigen Art, die in dem USA Reissue-Patent Nr. 20, 101 vollständig geoffenbart ist. Der Absperrschieber hat ein Gehäuse 10, das mit einer die Absperrmechanik umschliessenden Schieberkammer 12 versehen ist. Die Schieberkammer 12 teilt die durch den Schieber verlaufende Bohrung in zwei Abschnitte 14 und 15.
Die äusseren Enden der Bohrung sind mit den notwendigen Mitteln versehen, um den Schieber in üblicher Weise an einem Leitungssystem anzuschliessen. Die inneren Enden der Bohrung münden in die Schieberkammer 12. An den gegenüberliegenden Seiten der Schieberkammer 12 verlaufen Ringnuten 16 und 17 konzentrisch zur Bohrung. In diesen Nuten 16 und 17 liegen Sitzglieder 18 und 19.
Der obere Teil des Gehäuses 10 kann in bekannter Weise mit einer Kappe versehen sein, durch die eine Spindel 20 zur Schieberbetätigung hindurchführt.
Die mit einem Durchlass versehene Absperrmechanik wird von zwei doppelkeilförmigen, zueinander verschieblichen Teilen gebildet, von denen hier der eine als Verschluss 22 und der andere als Segment 24 bezeichnet wird. Beide Teile haben durchgehende Öffnungen 26, die in der offenen Stellung des Schiebers mit der Bohrung fluchten, um einen ungehinderten Durchlass des strömenden Mediums durch den Schieber zu ermöglichen. Die Schieberspindel 20 ist abnehmbar am oberen Ende des Verschlusses22 befestigt. Durch senkrechte Bewegung der Spindel 20 mittels eines Handbedienungsrades wird die Absperrmechanik als Ganzes angehoben bzw. gesenkt und damit der Schieber geöffnet bzw. geschlossen.
Der. Verschluss und das Segment bilden zusammen, im Schnitt gesehen, im wesentlichen ein Rechteck, so dass ihre ebenen Aussenflächen die entsprechenden ebenflächigen Schiebersitze 18, 19 berühren.
Jedoch können natürlich auch die dichtenden Flächen der Schieberplatte und die entsprechenden Flächen der Schiebersitze bogenförmig oder von anderer entsprechender Gestalt sein.
Die inneren, einander gegenüberliegenden Flächen des Verschlusses 22 und des Segmentes 24 gehen nach aussen von einer Einschnürung in der Mitte in gleichen Richtungen auseinander und bilden so zwei Sätze von Keilflächen. Demnach hat eine Relativverschiebung zwischen Verschluss 22 und Segment 24 von einer mittleren Stellung in beiden Richtungen nach aussen eine wechselseitige Keilwirkung zwischen den inneren, sich berührenden Flächen zur Folge, die sich dahin auswirkt. dass die Schieberplatte genügend aufgeweitet wird, um ihre äusseren Abdichtflächen in dichtende Anlage an die entsprechenden Schiebersitze zu bringen (Fig. l).
Die Relativbewegung wird dem Verschluss 22 durch einen Vorsprung28 ameinen Ende des Segmentes 24 erteilt, der bei Berührung mit einem festen Anschlag die Bewegung des Segmentes anhält, kurz bevor der durch die Schieberspindel 20 angetriebene Verschluss 22 seine endgültige Grenzlage erreicht. Von da an werden der Verschluss und das Segment durch Relativverschiebung in dichtende Berührung mit ihren Schiebersitzen, sowohl in der offenen als auch in der geschlossenen Lage des Sehiebers, aufgeweitet.
Um die Schieberplatte so zusammenzuhalten, dass sie frei und leicht zwischen der offenen und ge- schlossenen Stellung bewegt werden kann, ist sie mit Federn 30 versehen, von denen eine in der Zeichnung gezeigt ist. Die Aufgabe der Federn 30 besteht darin, den Verschluss 22 und das Segment 24 nachgiebig mit ihren ringförmigen Keilflächen inBerührung zu halten und in diese Lage zurückzuführen, wenn der Verschluss von der ausdehnenden Kraft während des Weges der Schieberplatte von der geschlossenen zur offenen Lage und umgekehrt entspannt ist. Eine solche Zusammenziehung kann man in der Figurenfolge 1 bis 3 erkennen.
An Stelle der Federn 30 können auch andere Mittel zum Zusammenziehen des Ver- schlusses Verwendung finden, wiez. B. jene, die inden USA-PatentschriftenNr. 2, 479, 124und Nr. 2,583, 512
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geoffenbart sind.
Jedes Sitzglied hat einen ringförmigen Nabenteil 32, der einen kleineren Durchmesser als seine ent- sprechende Nut hat. Der Nabenteil 32 des Sitzgliedes 18 passt lose in die Ringnut 16. Die Rückwand des
Nabenteils 32 ist mit einer ringförmigen Rille 34 versehen, in die ein verformbarer Kunststoffring 36 ein- gelegt ist. Der Ring 36 steht über der Rückwand des Nabenteiles 32 heraus. Durch diese Anordnung des verformbaren Dichtgliedes 36 an der Rückfläche des Sitzes konzentriert sich die gesamte, auf das Sitzglied durch die Ausdehnung der Schieberplatte ausgeübte, einheitliche Last auf diese verformbare Dichtung, so dass eine feste Abdichtung zwischen der Bohrung und dem Inneren des Schiebers zustande kommt.
Eine solche
Abdichtung ist bei Berührung von Metall auf Metall unmöglich, insbesondere bei Anwendung von hohen
Drücken (70 kg/cn und höher), ohne dass geläppte Oberflächen verwendet würden und der Verschluss, die
Sitze und die Rückwand der Nut genau parallel zueinander verliefen.
Ein genau parallelen Verlauf ist nun in der normalen Fertigung sehr schwer und nur bei ausserster Sorg- falt zu einem annehmbaren Grade zu erreichen. Wenn der Schieber einmal in einer Leitung eingebaut ist, sind nun die Einbauspannungen, Leitungsspannungen und Wärmespannungen alle zusammen bestrebt, die ursprüngliche Parallelität aus der Fertigung zu ändern. Um diese Abweichung von der Parallelität auszu- gleichen, ist es erwünscht, das verformbare Kunststoff-Dichtglied 36 so zu entwerfen, dass es bei voller Aus- dehnung der Schleberplatte nicht vollstandig zusammengedruckt und lediglich durch die ringförmige Rille 34, in der es liegt, begrenzt wird. Die Höhe des über die Rückfläche des Sitzes bei voller Ausdehnung der Schieberplatte herausragenden Dichtgliedes liegt in der Grössenordnung von nur einigen Hundertstel
Millimetern.
In einem solchen Falle kommt eine Abdichtung, da der gesamte Druck auf den Sitzgliedern sich auf die Abdichtstücke konzentriert, durch die letzteren sogar dann zustande, wenn die Rückwände der Nuten, die Sitze und die Schieberplatte nicht alle genau zueinander parallel verlaufen.
Bei Zusammenziehung der Schieberplatte bewegt sich der Anströmsitz 19 nach vorne, u. zw. um eine Strecke, die gleich der Zusammendrückung des verformbaren Dichtgliedes 36 ist (Fig. 2). Nachdem sich der Sitz 19 um diese Strecke vorwärtsbewegt hat, unterbricht das Dichtglied 36 die Berührung mit der Rückwand der Nut 17 und lässt unmittelbar den Druck in der Bohrung 15 in die Schieberkammer 12 gelangen (Fig. 3), und es gleicht sich der Druck in der Bohrung 15 und in der Ventilkammer 12 daher unverzüglich aus. Da der Druck an beiden Seiten des Sitzes 19 ausgeglichen ist, kann dieser nicht weiterhin reiben (Fig. 3) und behindert die Schieberplatte nicht in ihrer Bewegung.
Da der Anströmsitz 19 nicht während deren Bewegung von der einen Lage in die andere an der Absperrmechanik schleift, wird das zur Bedienung des Schiebers notwendige Drehmoment wesentlich verringert. Auch der durch ein solches Schleifen verursachte Verschleiss sinkt merklich.
Fig. 4 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform für das Sitzglied. Bei dieser Konstruktion hat das Sitzglied 18'den gleichen Nabenteil 32 und die verformbare Dichtung 36 an der Rückfläche. Um die Abdichtung über die Fläche des Sitzes zu unterstützen, ist die vordere Fläche des Sitzgliedes 18'mit einem verformbaren Dichtungsring 40 versehen. Dieser Dichtungsring 40 hat einen grösseren Innendurchmesser als das Dichtglied 36. Dadurch lässt beim Zusammenziehen der Schieberplatte der Druck in der Bohrung nach Massgabe der Differenz über die gesamte Fläche des Sitzes nach. Da die auf der Vorderseite des Sitzgliedes 18'wirksame Kraft grösser als die auf der Rückseite wirksame Kraft ist, wird der Sitz in die Nut zurückgedrängt und bleibt dort, solange der Schieber unverkeilt ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Sitzglied für einen Absperrschieber, welcher ein Gehäuse mit durchgehender Bohrung, eine diese Bohrung schneidende Schieberkammer, eine in dieser Kammer angeordnete, geteilte und sich parallel ausdehnende Schieberplatte sowie Sitzglieder aufweist, welche in ringförmigen, die Bohrung umgebenden Ausnehmungen angeordnet sind, wobei jedes dieser Sitzglieder einen Ring aufweist, dessen Durchmesser geringer ist als die ringförmige Ausnehmung, wodurch er lose in die Ausnehmung passt, wobei die der Aussenwand gegenüberliegende Fläche des Kreisringes mit einer Ringnut versehen ist und wobei in dieser Ringnut ein Dichtglied vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtglied (36) sich über die Sitzfläche (18, 19) so weit hinaus erstreckt, dass beim Schliessen des Schiebers die Stirnfläche des Kreisringes (32)
mit der gegenüberliegenden Wand der Ausnehmung (16, 17) ausser Berührung steht.