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Kolbenschieber
Die Erfindung betrifft einen Kolbenschieber, insbesondere für hohe Drücke, bei dem der Verschlusskolben mit zwei beiderseits angeordneten Entlastungskolben in zylindrischen Dichtflächen längsverschieblich gehalten ist, wobei die gemeinsame Achse der Kolben mit den Achsen der Ein- und Ausströmöffnungen des Schiebergehäuses einen Winkel bildet.
Kolbenschieber der vorgenannten Art sind nahezu unabhängig vom Druck des strömenden Mediums und selbst bei grossen Nennweiten ohne grösseren Kraftaufwand betätigbar. Hiedurch zeichnen sie sich von andern bekannten Ventilen und Absperrorganen besonders aus.
Die Gehäuse von Kolbenschiebern stellen einstückige kompakte Bauteile dar, die entweder zum Einbau in gradlinige oder sich kreuzende Rohrleitungen bestimmt sind, je nachdem, ob die Achsen ihrer Ausström- und Einströmöffnungen fluchten oder einen Winkel bilden. In jedem Falle ist jedoch die gegenseitige Lage der Achsen von Ein- und Ausströmöffnung festgelegt und nicht veränderbar.
Als Eckventile sind Kolbenschieber der einleitend beschriebenen Ausführung bisher praktisch nicht ausgebildet worden, obgleich hiefür ein erheblicher Bedarf vorliegt und in vielen Fällen durch den Einbau des Eckventils ein Rohrkrümmer oder Rohrwinkel eingespart werden kann. Der Grund hiefür liegt darin, dass bei den bekannten Kolbenschiebern entweder der Eckwinkel der Rohre zum Anschluss des Schiebers einer bestimmten Norm oder aber das Schiebergehäuse in einer Sonderanfertigung dem gegebenen Eckwinkel angepasst werden muss. In beiden Fällen entstehen erhebliche Mehrkosten und Spezialausführungen, die jeweils nur für ganz bestimmte Winkelstellungen gebraucht werden können.
Demgegenüber ist es seit langem bekannt, Absperrorgane anderer Bauformen, z. B. solche mit tellerförmigen Dichtorganen oder mit einem Tauchkolben, welcher einen hohlzylindrischen Dichtungsring in axialer Richtung staucht, um einen radial wirkenden Dichtungsdruck zu erzeugen, im Bereich der Dichtzone so zu teilen, dass sich eine im wesentlichen rechtwinkelig zur Betätigungs- oder Bewegungsrichtung der Ventilteller oder Tauchkolben verlaufende Trennfläche ergibt. Diese zweiteilige Gehäusebauweise ist jedoch eine herstellungstechnisch bedingte, unumgängliche Massnahme, ohne die entweder die Bearbeitung der Dichtflächen oder das Einbringen von Dichtungen nicht möglich ist.
Es lag nahe, diese ohnehin unterteilten Ventilgehäuse geringfügig so zu verändern, dass ihre Einströmöffnung und Ausströmöffnung in beliebige Winkelstellungen überführbar sind, um sie als anpassbare Eckventile zu verwenden. Kolbenschieber der eingangs genannten Art unterscheiden sich von diesen obengenannten Absperrorganen mit Ventiltellern oder Tauchkolben insbesondere dadurch, dass bei ihnen durch die Bewegung der Kolben die Dichtungselemente längs der zylindrischen Dichtflächen verschoben werden, ohne dass aber eine Steigerung oder Schwächung des Dichtungsdruckes oder der Dichtwirkung eintritt.
Die Dichtwirkung bei Kolbenschiebern wird allein durch die gegenseitige Anpassung des Dichtring-Querschnittes an den gegebenen Durchmesser der mit dem Ring zusammenwirkendenzylindrischen Dicht- fläche sowie durch den Durchmesser des Dichtringes und durch die Oberflächengüte dieser Dichtfläche bestimmt.
Im Hinblick auf den vielfachen Einsatz dieser Kolbenschieber für Medien unter einem hohen Druck oder für Medien, die mit hoher Geschwindigkeit strömen, werden die Dichtungsringe des Verschlusskolbens relativ hart und verschleissfest ausgebildet und im Querschnitt so bemessen, dass sie nur mit einem möglichst kleinen Teil ihres Umfanges über die Mantelfläche des Kolbens hinausragen. So bieten sie
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dem Strömungsmedium nur eine kleine Angriffsfläche. Wenn nun die erforderliche Dichtwirkung und zugleich eine hohe Lebensdauer der Dichtelemente erreicht werden soll, dann ist dies nur bei enger Tolerierung der Masse dieser Teile und bei entsprechender Oberflächengüte der zylindrischen Dichtfläche, möglich.
Aus diesem Grunde hat man bei den eingangs genannten Kolbenschiebern stets eine Gehäuseteilung vermieden, denn jede Fuge im glatten Verlauf der mittleren zylindrischen Dichtfläche und jede noch so geringe Abstufung beeinträchtigt die Dichtwirkung in der Sperrstellung des Schiebers oder stellt sie gar völlig in Frage. Ausserdem führt jede Fuge, über die ein Dichtring hinweggleitet, zu einer höheren Belastung und zu einem grösseren Verschleiss des Dichtringes und damit zu einer geringeren Lebensdauer der dichtend zusammenwirkenden Teile.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kolbenschieber der einleitend genannten Art unter Vermeidung der geschilderten Nachteile so auszubilden, dass er als Eckventil an die verschiedenen gegebenen Eckwinkel ohne weiteres angepasst werden kann.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäss dadurch, dass das Schiebergehäuse im Bereich der zum Absperren dienenden mittleren Dichtfläche in einem rechten Winkel zur gemeinsamen Achse der Kolben in an sich bekannterWeise unterteilt ist und die Gehäuseteile in verschiedenen Winkelstellungen zueinander lösbar miteinander zu verbinden sind und dass ein die Trennstelle überdeckender und sich über die mittlere Dichtfläche erstreckender Ansatz an dem einen Gehäuseteil vorgesehen ist.
Durch die geteilte Ausbildung des Gehäuses lassen sich die beiden Gehäuseteile mit der Einström- öffnung und der Ausströmöffnung um die Längsachse der Kolben in jede beliebige Winkelstellung verschwenken, ohne dass die Trennstelle zwischen den beiden Gehäuseteilen eine nachteilige Wirkung mit sich bringt. Der Kolbenschieber lässt sich somit an die verschiedenen Winkelstellungen der zu verbindenden Rohranschlussenden anpassen, so dass auch bei Eckventilen nicht mehr auf die an sich bekannten Vorteile des Kolbenschiebers gegenüber Ventilen anderer Ausführungen verzichtet werden muss.
In vielen Fällen dient der Kolbenschieber zum Einbau in Leitungen, die sehr aggressive Medien führen, wie beispielsweise hochtemperierten Sauerstoff, so dass an den Dichtwerkstoff sehr hohe Anforderungen hinsichtlich seiner Beständigkeit gegenüber dem Medium gestellt werden. Ausserdem bereitet das Problem der Gleitfähigkeit zwischen Kolben und dem Gehäuse bzw. zwischen der Dichtung und der zugehörigen Gegenfläche bei manchen Medien Schwierigkeiten, weil Schmiermittel mit dem Medium chemische Verbindungen bilden, die unerwünscht sind und die Verwendung des Kolbenschiebers für derartige Zwecke unter Umständen völlig in Frage stellen.
Um eine günstige Dichtwirkung zu erzielen, die selbst bei Verwendung des Kolbenschiebers für aggresive Medien widerstandsfähig ist und um eine einfache Abdeckung der Teilungsfuge des Gehäuses zu erzielen, ist erfindungsgemäss vorgesehen, dass wenigstens die mittlere zylindrische Dichtfläche von einer eingeschobenen Hülse vorzugsweise aus einem chemisch widerstandsfähigen, reaktionsträgen sowie selbstschmierenden Kunststoff, z. B.
Fluor-Kunststoff, gebildet ist, die in der Sperrstellung mit am Umfang des Kolbens in zugeordnete Nuten eingelegten Rundschnurringen aus widerstandsfähigem Werkstoff,
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Bei dem Einbau der Hülse, die aus einem Fluor-Kunststoff besteht, welcher sich erfahrungsgemäss nicht zusammendrücken lässt, wird zur Erzielung einer gleichbleibenden lichten Weite der Gehäusebohrung zur Aufnahme des Kolbens zweckmässig das Gehäuse im geteilten Zustand im Bereich der Absperrstelle weiter aufgebohrt als in dem übrigen Bereich, so dass in die mit einem grösseren lichten Durchmesser versehene Absperrstelle der Gehäuseteile die im Innendurchmesser dem Verschlusskolben angepasste Dichtungshülse aus dem genannten widerstandsfähigen Kunststoff eingebracht werden kann.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung wiedergegeben. Die Figur stellt einen Längsschnitt durch den neuen Kolbenschieber dar.
Das Gehäuse des Kolbenschiebers besteht aus den beiden Gehäuseteilen 1 und 2, welche über die Ringflansch 3 und 4 durch Schrauben lösbar miteinander verbunden sind. Hiebei bildet der Gehäuseteil 1 den Eintrittsstutzen 5 und der Gehäuseteil 2 den Austrittsstutzen 6. Jeder der Gehäuseteile 1 und 2 ist mit einem Führungsstutzen 7 bzw. 8 versehen, deren ausgerichtete Bohrungen, welche geneigt zur Durchflussrichtung des Mediums verlaufen, zur Aufnahme des Kolbenschiebers 9 dienen. Letzterer besteht aus dem Verschlusskolben 10 und den einstückig mit diesem hergestellten Entlastungskolben 11 und 12, die den gleichen Durchmesser wie der Verschlusskolben aufweisen.
Der Kolbenschieber ist als Einheit mittels des Handrades 13 oder einer nicht dargestellten elektrisch bzw. elektromagnetisch betätigten Einrichtung in die Schliess- und Offenstellung überführbar.
Die Ringflansche 3 und 4 der Gehäuseteile 1 und 2 sind so ausgebildet, dass der Ringflansch 4 mit einem vorspringenden Ansatz 14 in die in diesem Bereich erweitert ausgebildete Öffnung des
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Ringflansches 3 eingreift, so dass die den Verschlusskolben in derSperrstellung umschliessende Wandung nur von dem Gehäuseteil 4 gebildet ist.
Die Bohrung für den Schieberkolben ist im Bereich der vom Flansch 3 gebildeten Absperrstelle gegenüber den Durchmessern der Bohrungen 9 und 10 in den Stutzen 7 und 8 grösser ausgebildet und mit einer dem Durchmesser des Verschlusskolbens angepassten Dichtung in Form einer Hülse 15 ausgerüstet. Diese Dichtungshülse weist einen flanschartigen Ansatz 16 auf, der in einer ringförmigen Ausnehmung des Flansches 3 aufgenommen ist. Über einen Druckring 17 wird die Dichtunghülse 15 in ihrer Stellung sicher gehalten.
Die Ausbildung der Dichtungshülse kann auch in anderer Weise, beispielsweise in Form einer am Aussenumfang abgesetzten Hülse, erfolgen. Wichtig ist lediglich, dass die Hülse in ihrer Stellung sicher gehalten wird, so dass sie bei Bewegungen des Schieberkolbens nicht aus ihrer Lage herausgebracht werden kann.
Die Dichtungshülse besteht hiebei aus einem chemisch widerstandsfähigen, reaktionsträgen sowie selbstschmierenden Kunststoff z. B. auf der Fluorbasis und wirkt mit den Rundschnurringen 18, die in den zugehörigen Ringnuten des Kolbens aufgenommen sind, zusammen. Bei unterteilter Ausbildung des Kolbens können diese Rundschnurringe ebenfalls aus Kunststoff auf der Fluorbasis bestehen, jedoch müssen die Kolben in diesen Fällen im Bereich der die Rundschnurringe aufnehmenden Nuten geteilt ausgebildet sein, so dass die Ringe, ohne gedehnt zu werden, in die Nuten eingebracht werden können. Es hat sich jedoch gezeigt, dass beispielsweise für Kolbenschieber, die in Sauerstoffleitungeneihgebaut werden, Rundschnurringe aus synthetischem Gummi ausreichen.
Diese haben den Vorteil, dass der Verschluss- und die Entlastungskolben einstückig hergestellt und die Rundschnurringe nachträglich aufgestreift werden können. Derartig ausgebildete Kolbenschieber haben sich in der Praxis für hoch aggressive Medien, wie heissen Sauerstoff, bewährt, ohne dass selbst bei langen Betriebszeiten die Dichtwirkung nachteilig beeinträchtigt wird, noch eine Verunreinigung des Sauerstoffes auftritt.
Je nach Verteilung der Bohrungen 19 auf dem Umfang der Ringflansche 3 und 4 können die Gehäuseteile 1 und 2 in verschiedene Winkelstellungen überführt und der Schieber somit als einstellbares Eckventil ausgebildet werden, ohne dass seine Funktionsweise nachteilig beeinträchtigt wird.
Zwischen den gegeneinander zu pressenden Flächen der Flansche 3 und 4 ist hiebei ein flacher Dichtungsring 20 vorgesehen. Die Bohrungen, die im Bereich der Ein- und Austrittsstutzen liegen, sind als nicht durchgehende Gewindebohrungen ausgebildet, so dass kein Druckmedium vom Inneren des Gehäuses nach aussen dringen kann.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Kolbenschieber, insbesondere für hohe Drücke, bei dem der Verschlusskolben mit zwei beiderseits angeordneten Entlastungskolben in zylindrischen Dichtflächen längsverschieblich gehalten ist, wobei die gemeinsame Achse der Kolben mit den Achsen der Ein- und Ausströmöffnungen des Schieberge-
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reich der zum Absperren dienenden mittleren Dichtfläche in einem rechten Winkel zur gemeinsamen Achse der Kolben (10, 11, 12) in an sich bekannter Weise unterteilt ist und die Gehäuseteile in verschiedenen Winkelstellungen zueinander lösbar miteinander zu verbinden sind und dass ein die Trennstelle überdeckender und sich über die mittlere zylindrische Dichtfläche erstreckender Ansatz (14) an dem einen Gehäuseteil (2) vorgesehen ist.