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Schieber
Die Erfindung bezieht sich auf einen Schieber mit einem Gehäuse, das einen Einlasskanal und einen
Auslasskanal aufweist ; zwischen den beiden Kanälen ist ein Raum vorgesehen, in dem ein Flachschieber zwischen der Öffnungsstellung und der Schliessstellung bewegt werden kann ; ein Dichtungsring, der den
Durchtrittskanal umgibt, ist auf jeder Seite des Flachschiebers so angeordnet, dass er mit abdichtender
Wirkung an dem Flachschieber angreift.
In der Industrie werden Schieber dieser Bauart in grossem Umfang verwendet, z. B. in Förderleitungen für Flüssigkeiten der verschiedensten Art. In vielen Fällen steht das Strömungsmittel unter einem Druck, und in der Praxis zeigt es sich, dass es bei solchen Schiebern sehr schwierig ist, eine völlige Abdichtung zu erzielen, die auch dann einwandfrei aufrechterhalten bleibt, wenn der Schieber längere Zeit hindurch benutzt worden ist. Wenn eine vollständige Abdichtung erzielt werden soll, muss eine genügend starke Druckkraft auf das Abdichtungsorgan aufgebracht werden. Wenn man nachgiebige Dichtungsorgane, z.
B. solcheaus Naturgummi oder synthetischem Gummi, verwendet, spielt auch die Abnutzung der Dichtungsorgane eine sehr wichtige Rolle, und die auf die Abnutzung zurückzuführenden Schwierigkeiten nehmen bei einer Erhöhung der Druckkraft zu.
Wenn man andere Materialien verwendet, die es gestatten, grössere Druckkräfte aufzubringen, ist es gewöhnlich sehr schwer, den Schieber zu betätigen, und bei Schiebern von grösseren Abmessungen ist eine Betätigung mit der Hand praktisch unmöglich.
Aus diesen Gründen wurde daher bereits vorgeschlagen, nachgiebige Dichtungsorgane zu benutzen, bei denen die auf den Schieberkörper aufgebrachte Druckkraft in Beziehung zu dem in der Leitung herrschenden Strömungsmitteldruck steht. In diesem Falle wird die Abdichtung mit Hilfe eines Dichtungsringes von kreisrundem Querschnitt bewirkt, sowie durch einen innerhalb dieses Dichtungsringes angeordneten Ring von U-förmigem Querschnitt. Bei dem U-förmigen Ring wird die auf den Schieberkörper aufgebrachte Druckkraft durch den Strömungsmitteldruck beeinflusst. der auf den Ring auf der hohlen Seite des U- Querschnittes wirkt.
Die Erfindung sieht nunmehr einen Schieber vor, bei dem von dem vorstehend geschilderten Grundgedanken Gebrauch gemacht wird, der jedoch gegenüber bekannten Konstruktionen den Vorteil bietet, dass nur ein sehr geringer Verschleiss auftritt, und dass man zum Betätigen des Schiebers nur eine kleine Kraft benötigt ; hiebei genügt es, auf jeder Seite des Schiebers einen einzigen Dichtungsring von kräftiger Konstruktion anzuordnen, um eine vollständige Abdichtung zu bewirken.
Zu diesem Zweck sieht die Erfindung einen Schieber vor, bei dem der Dichtungsring aus mehreren Abschnitten besteht ; einer dieser Abschnitte hat einen sich in radialer Richtung erstreckenden rechtwinkeligen Querschnitt, dessen eine Seitenfläche in der inneren Umfangsfläche des Ringes liegt, welche mit einer V-förmigen Nut versehen ist, die mit dem Strömungskanal in Verbindung steht, und ein zur Abdichtung dienender Abschnitt ist dem Schieberkörper zugewendet und besitzt in radialen Ebenen einen halbrunden Querschnitt ; die Mittellinie dieses Abschnitts fällt mit derjenigen Seite des Abschnitts von rechteckigem Querschnitt in radialer Richtung zusammen, welche in der seitlichen Ebene dieses Abschnitts parallel zum Schieber angeordnet und dem Schieber zugewendet ist, und diese Mittellinie ist kürzer als die erwähnte Seite ;
ferner besitzt der Dichtungsring eine in der Umfangsrichtung verlaufende ringförmige Verbindungslippe, die sich an die äussere Umfangsfläche des Abschnitts mit dem rechtwinkeligen radialen
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Querschnitt anschliesst ; hiebei bilden der Abschnitt mit dem rechtwinkeligen radialen Querschnitt, der
Abschnitt mit dem in radialer Richtung halbrunden Abschnitt und die Verbindungslippe ein einheitliches
Ganzes.
Der Abstand vom Mittelpunkt der kreisbogenförmigen Begrenzung des Abschnitts mit dem in radialer
Richtung halbrunden Querschnitt zur inneren Umfangsfläche des Abschnitts mit dem rechtwinkeligen ra- dialen Querschnitt ist vorzugsweise gleich oder im wesentlichen gleich dem Abstand vom tiefsten Punkt der V-förmigen Nut zu der erwähnten Seite des rechteckigen Querschnitts.
Gemäss der Erfindung ist die Länge der Mittellinie des Abschnitts mit dem in radialer Richtung halb- runden Querschnitt vorzugsweise nicht grösser als die Hälfte der Länge der Seite der Rechteckform des Ab- schnitts mit dem in radialer Richtung rechtwinkeligen Querschnitt, mit der diese Mittellinie zusammen- fällt.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Fig. 1 zeigt im Längsschnitt eine Hälfte eines erfindungsgemässen Schiebers. Fig. 2 ist ein in grösserem Massstab gezeichneter radialer Schnitt durch einen erfindungsgemässen Dichtungsring und die ihm benachbarten Teile.
Der Schieber nach der Erfindung umfasst ein Gehäuse mit einem ringförmigen Anschlussteil l, das einen Einlasskanal 2 umschliesst, ferner mit einem ringförmigen Anschlussteil 3, das einen Auslasskanal 4 umschliesst, sowie mit einem zentralen Bauteil 7, der zwischen den beiden Anschlussteilen angeordnet ist.
Es sei angenommen, dass das Strömungsmittel in der Richtung der beiden Pfeile A strömt. Jedoch spielt die Strömungsrichtung hier keine Rolle. da das Schieberventil von völlig symmetrischer Konstruktion ist.
Die beiden Anschlussteile l und 3 können mit Teilen einer Rohrleitung verbunden werden, und sie sind zu diesem Zweck mit je einem Flansch 5 bzw. 6 versehen. An ihrem andern Ende trägt jedes Anschlussstück einen Verbindungsflansch 8 bzw. 9, und diese Flansche tragen zur Zentrierung dienende Fortsätze 10 bzw.
11, die in das Mittelstück 7 eingreifen. Wenn die genannten Teile zusammengebaut sind, begrenzen die Anschlussstücke l und 3 sowie das Mittelstück 7 zwei Aussparungen 12 und 13, deren Querschnitt in radialer Richtung rechteckig ist, und deren offeneEnden dem Schiebeteil 16 zugewendet sind. Dichtungsringe 14 und 15 sind so in diese Aussparungen eingebaut, dass ihre Verbindungslippen zwischen den Anschlussstücken 1 und 3 einerseits fest eingespannt sind. In jedem der Anschlussstücke 1 und 3 sind mehrere Öffnungen 18 ausgebildet, die Verbindungen zwischen den Strömungskanälen 2 und 4 einerseits und den Aussparungen 12 und 13 anderseits derart herstellen, dass der Strömungsmitteldruck durch die Öffnungen dort auf die Dichtungsringe übertragen wird, wo sie mit V-förmigen Nuten versehen sind.
In der Zeichnung ist der Schieber in seiner geschlossenen Stellung gezeigt. Um das Ventil zu öffnen, bewegt man den Schieber 16 in Richtung der beiden Doppelpfeile B. Diese Bewegung des Schiebers wird in der üblichen Weise mit Hilfe einer Schieberstange oder eines ähnlichen Betätigungsorgans hervorgerufen. Wenn der Schieber 16 in Richtung auf seine geöffnete Stellung bewegt wird, gibt die Öffnung 17 in dem Schieber den Strömungskanal vollständig frei.
In Fig. 2 ist der Dichtungsring 14 zusammen mit den ihm benachbarten Teilen in grösserem Massstab dargestellt. Der Dichtungsring umfasst einen Abschnitt 20, der einen in radialer Richtung rechteckigen Querschnitt besitzt, und mit einer V-förmigen Nut 21 versehen ist, einen Abschnitt 22 mit einem in radialer Richtung halbrunden Querschnitt sowie eine Verbindungslippe 23. Die Verbindungslippe ist zwischen dem Anschlussstück 1 und dem Mittelstück 7 fest eingespannt, während die andern Abschnitte des Dichtungsringes in der Aussparung 12 liegen.
Es sei nunmehr angenommen, dass der Dichtungsring auf der Zuführungsseite der durch den Schieber 16 verschlossenen Leitung liegt. In diesem Falle wird eine einwandfreie Abdichtung erzielt, denn der durch den Abschnitt 22 des Dichtungsringes auf den Schieber 16 aufgebrachte Druck wird durch den Druck des Strömungsmittels unterstützt. Dieser Druck, der somit auch in dem Strömungskanal 2 herrscht, wird durch die Öffnung 18 zu der V-förmigen Nut 21 übertragen. Infolgedessen wird der Abschnitt22 durch den Strömungsmitteldruck fest gegen den Schieberkörper 16 gedrückt. Zu diesem Zweck soll die Nut 21 genügend tief sein, und der Abstand zwischen dem tiefsten Punkt der Nut und dem Strömungskanal 2 soll grösser sein als die kürzeste Entfernung zwischen dem Abschnitt 22 und dem Strömungskanal.
Der Grund hiefür besteht darin, dass der mit gestrichelten Linien schraffierte Abschnitt a des Dichtungsringes den Druck nicht überträgt, denn der hintere Teil dieses Abschnitts grenzt an einen Teil der Aussparung 12 an, der noch vom Anschlussstück 1, vom Schieber 16 und vom Abschnitt 22 begrenzt wird und in welchem ebenfalls der Strömungsmitteldruck herrscht, der in diesen Raum über den Spalt zwischen dem Anschluss- Stück l und dem Schieber 16 übertragen wird. Man könnte annehmen, dass es möglich sein müsste, den Abschnitt a ganz fortzulassen.
Grundsätzlich ist dies auch möglich, doch bedeutet es nicht, dass das Vor-
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handensein dieses Abschnitts ohne jede Bedeutung ist, denn der in der V-förmigen Nut herrschende Druck erzeugt in dem elastischen Dichtungsring eine Deformationsenergie, und wenn man den Abschnitt a vorsieht, ist diese Energie grösser, als wenn man den Abschnitt fortlassen würde. Wenn der Abschnitt a vorhanden ist, wird somit der halbrunde Abschnitt 22 weniger stark verformt, so dass die Berührungsfläche zwischen dem Dichtungsring und dem Schieber 16 so klein wie möglich gehalten wird ; hiedurch wird die
Abnutzung des Dichtungsringes vermindert und für die Betätigung des Schiebers wird nur eine kleine Kraft benötigt.
Ausserdem kann sich eine Seite des Abschnitts a an dem Anschlussstück 1 abstützen, wodurch die Gefahr eines Umkippens des Dichtungsringes bei Bewegung des Schiebers verringert wird.
Die Gefahr einer zu starken Verformung des Dichtungsringes und eines Umkippens desselben bei Bewegungen des Schiebers vergrössert sich, wenn sich der Druck erhöht. Die Lippe 23 ist vorgesehen, um unerwünschte Bewegungen des Dichtungsringes zu verhindern. Bei dieser Anordnung stützt sich die äussere Umfangsfläche des Abschnitts 20 stets an dem Mittelstück 7 und dem Anschlussstück 1 ab.
Das Anschlussstück 1 ist dem Schieber 16 auf dessen dem Strömungskanal 2 zugewendeter Seite nahe benachbart, so dass der Dichtungsring 14 von der Aussparung 12 vollständig umschlossen wird. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn beim Schliessen oder Öffnen des Schiebers hohe Strömungsgeschwindigkeiten auftreten. Der Grund hiefür besteht darin, dass der Dichtungsring 14 nicht in direkter Berührung mit dem Strömungskanal 2 steht, jedenfalls nicht in einem solchen Ausmass, das dynamische Kräfte, die bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten auftreten und die an bestimmten punkten sehr hohe Werte erreichen können, insbesondere wenn der Schieber nahezu vollständig geschlossen ist, eine Wirkung bezüglich der Bewegung und Verformung des Dichtungsringes 14 ausüben können.
Der beschriebene Dichtungsring ist von robuster Konstruktion, und es wird eine hervorragende Abdichtungswirkung erzielt, obwohl nur eine kleine Berührungsfläche zwischen dem Dichtungsring und dem Schieber vorhanden ist. Die allgemeine Form des erfindungsgemässen Dichtungsringes wurde durch eine Anzahl von Versuchen ermittelt, aus denen sich ergab, dass die beschriebene Ausbildungsform die zweckmässigste ist. Aus diesen Versuchen ergaben sich ferner die Mindestabmessungen für einen Dichtungsring von ausreichender Festigkeit. Diese Mindestabmessungen sind in Fig. 2 mit kleinen Buchstaben bezeichnet und haben die nachstehend aufgeführten Werte :
EMI3.1
<tb>
<tb> b <SEP> = <SEP> 10 <SEP> mm <SEP> e <SEP> = <SEP> 15 <SEP> mm
<tb> c <SEP> X <SEP> 9 <SEP> mm <SEP> f <SEP> = <SEP> 6 <SEP> mm
<tb> d <SEP> = <SEP> 18 <SEP> mm <SEP> g <SEP> = <SEP> 16 <SEP> mm.
<tb>
Der beschriebene Dichtungsring eignet sich zur Verwendung bei Schiebern mit unterschiedlichen Öffnungsdurchmessern. Der kleinste Öffnungsdurchmesser des Schiebers, bei dem sich ein Dichtungsring mit den vorstehend angegebenen Abmessungen verwenden lässt, beträgt etwa 50 mm. Die erwähnten Min- destabmessungen des Dichtungsringes können bis zu einem Öffnungsdurchmesser des Schiebers von etwa 400 mm beibehalten werden. Bei grösseren Öffnungsdurchmessern werden die Abmessungen des Dichtungringes proportional vergrössert, jedoch werden die angegebenen Verhältnisse vorzugsweise beibehalten.
Mehrere Schieber der hier beschriebenen Art befinden sich bereits in Gebrauch ; sie sind bei einer Transportleitung für Rohöl vorgesehen, und der Durchmesser der Schieberöffnung beträgt 300 bzw.
400 mm.
Weitere Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich in der chemischen Industrie sowie in der Ölverarbeitungsindustrie, z. B. bei Flüssigkeits- oder Gasleitungen zum Überführen von Stoffen von einem Behandlungs- oder Lagerbehälter zum andern.
Der Schieber ist ferner bei Gasverteilungsleitungssystemen verwendbar, z. B. bei neuzeitlichen Stadtgasanlagen.
Weiterhin kann der Schieber auf dem Gebiet der Messtechnik Verwendung finden ; wenn man einen einzigen Schieberkörper mit mehreren Öffnungen von unterschiedlichem Durchmesser vorsieht, ist es z. B. möglich, den Schieber als Messblende zu benutzen.
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