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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betätigen eines Absperrventils, eines Schiebers od. dgl. für Rohrleitungen, die unter Hochdruck stehende Medien führen, wobei das äussere Ende eines Antriebselementes für den Schliesskörper des Ventils od. dgl. in einen nach aussen abgedichteten Raum ragt und mit einem Hebelarm versehen ist, dessen freies Ende mit einem Zapfen versehen ist, der mit dem zapfenartigen Ende einer gekrümmten Treibwelle verbunden ist, deren anderes (antreibbares) Ende nach aussen ragt.
Bei Armaturen für ein Hochdruckmedium fördernden Rohrleitungen besteht die Forderung, zu verhindern, dass das Medium aus der Armatur in den umgebenden Luftraum gelangen kann, wobei die Verhinderung des Heraussickerns von besonderer Wichtigkeit ist, wenn das Fördermedium explosionsgefährlich oder giftig ist, wie z. B. Benzin, Wasserstoff, Atomreaktor-Rückstände u. dgl.
Für die Verhinderung des Aussickerns bei Hähnen, Kugelhähnen, Drosselklappen usw. wurden bereits zahlreiche Armaturen in verschiedenen konstruktiven Ausgestaltungen gebaut, unter denen sich jedoch keine befindet, die auch im Falle von unter einem Druck von etwa 300 bar stehenden Flüssigkeiten und Gasen die erforderliche Sicherheit gegen Aussickerung gewährleisten könnte. So wurde z. B. in der US-PS Nr. 3, 811, 651 bereits ein mit einer Rohrmembran ausgestattetes Ventil beschrieben, das sich jedoch nur für Vakuumsysteme eignet, bei denen es auch auf einen absolut dichten Abschluss ankommt.
Es ist nun Aufgabe der Erfindung, eine Betätigungsvorrichtung für eine Drehbewegung ausführende Absperrarmaturen für von Hochdruckmedien fördernden Rohrleitungen zu schaffen, wobei das Innere der Armatur vom Aussenraum derart getrennt ist, dass die Rohrmembrane sogar mit einem Druck von 300 bar beaufschlagbar ist und trotzdem über lange Betriebszeiten mit voller Sicherheit arbeitet.
Ausgehend nun von einer Vorrichtung der eingangs genannten Art, besteht das Wesentliche der erfindungsgemässen Vorrichtung darin, dass der Zapfen des Hebelarmes und das mit diesem verbundene zapfenartige Ende der gekrümmten Treibwelle, miteinander fluchtend, von einer Kupplungshülse umschlossen sind, die eine den Zapfen des Hebelarmes und das zapfenartige Ende der gekrümmten Treibwelle trennende Querwand aufweist, wobei die gekrümmte Treibwelle, wie an sich bekannt, von einer Rohrmembran umschlossen ist, die mit ihrem einen Ende an der Kupplungshülse, mit ihrem andern Ende mit dem den Dichtungsraum abschliessenden Deckel dicht verbunden, zweckmässig verschweisst ist.
Ein weiteres Merkmal der erfindungsgemässen Vorrichtung besteht darin, dass zwischen der Querwand der Kupplungshülse und dem zapfenartigen Ende der gekrümmten Treibwelle ein Druckkugellager vorgesehen ist. Gemäss einer andern Ausführungsform ist die Treibwelle doppelt gekrümmt, wobei ihre beiden Enden parallel zueinander versetzt sind.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung soll nachstehend an Hand der in den Zeichnungen schematisch gezeigten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel im Schnitt und in Teilansicht, wobei die in den Dichtungsraum hineinragende Antriebswelle einfach gekrümmt ist.
Fig. 2 stellt eine zweite Ausführungsform im Schnitt bzw. in Teilansicht dar, wobei der in den Dichtungsraum hineinragende Abschnitt der Antriebswelle zweifach gekrümmt ist.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 ist eine am Schliesskörper --2-- der Armatur --1-- befestigte Antriebswelle --3-- in einer Hülse --4-- drehbar gelagert, die am Gehäuse --5-- der Armatur - vorzugsweise angeschweisst ist. Mit der Hülse --4-- ist auch ein kegelstumpfförmiger Boden --6-verschweisst, der ebenfalls über eine Schweissverbindung in ein zylindrisches Gehäuse --7-- übergeht. Am oberen Rand des Gehäuses --7-- ist ein Abschlussdeckel --8-- angeschweisst.
Der durch die Hülse --4--, den Boden --6--, das Gehäuse --7-- und den Deckel --8-- eingeschlossene Raum --9-- ist nach aussen völlig abgedichtet, wobei in ihm der eigentliche Betätigungsmechanismus untergebracht ist. Auf dem in den Dichtungsraum --9-- hineinragenden oberen Rand der Hülse --4-- liegt ein aus einem graphithältigen Teflon bestehender Gleitring --10-- auf, der der Reduzierung der Reibung zwischen dem auf dem oberen Ende der Antriebswelle starr befestigten Hebelarm --11-- und der Hülse-4-- dient. Am äusseren Ende des Hebelarmes --11-- ist eine Bohrung --12-vorgesehen, in der ein sich zum Inneren des Dichtungsraumes --9-- hin erstreckender Zapfen --13-starr, z. B. durch Schweissung, befestigt ist.
Die Mittellinie der Antriebswelle --3-- und des Zapfens - schliessen miteinander einen Winkel ein.
In einer im Deckel --8-- angetriebenen Büchse --14-- ist eine Treibwelle --15-- drehbar gelagert, deren oberes Ende in den äusseren Raum hinausragt und für das Aufsetzen eines antreibenden Werkzeuges oder Konstruktionsteiles geeignet ausgebildet ist. Der in den Dichtungsraum --9-- hineinragende
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Abschnitt der Treibwelle --15-- ist einfach gekrümmt, derart, dass das innere Ende der Treibwelle --15-mit dem Zapfen --13-- fluchtet. Das innere Ende der Treibwelle --15-- ist mit dem Ende des Zapfens - durch eine Kupplungshülse --16-- verbunden. In beiden Enden der Kupplungshülse --16-- befinden sich zwei je ein Sackloch bildende Bohrungen --17--, die voneinander durch eine Trennwand --18-- getrennt sind.
Die Trennwand --18-- trennt die beiden Bohrungen --17-- völlig voneinander. In den Bohrungen --17-- befindet sich je eine Lagerbüchse --19--, vorzugsweise aus Teflon, in denen das Ende der Treibwelle --15-- bzw. des Zapfens --13-- drehbar gelagert ist. Zwischen dem inneren Ende des Zapfens --13-- und der Trennwand --18-- ist ein Luftraum vorgesehen, wogegen zwischen dem inneren Ende der Treibwelle --15-- und der Trennwand --18-- auch Lagerkugeln --20-- angeordnet sind, die durch die in der Trennwand --18-- und in der Treibwelle --15-- angeordneten Lagerschalen gehaltert werden.
Der in dem Dichtungsraum --9-- befindliche Teil der Treibwelle --15-- ist durch die Kupplungshülse - und durch eine mit dem in Richtung zum Deckel --8-- hin verlaufenden Ende der Kupplungshülse - -16-- luftdicht, z. B. durch Verschweissung verbundene Rohrmembrane --21--, umschlossen. Das obere Ende der Rohrmembrane --21-- ist an dem inneren Rand des Deckels-8-z. B. durch Schweissung befestigt.
Bei der in Fig. 1 beispielsweise gezeigten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung ist
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Verdrehens ändert sich die Form der Rohrmembrane --21-- nicht, sie wird daher nur auf Biegung in Anspruch genommen.
Aus dem Inneren der Armatur --1-- kann das Hochdruckmedium entlang der Welle --3-- und des Gleitringes --10-- in den Dichtungsraum --9-- gelangen. Auch ist ein solcher Zustand möglich, während dem der in dem Dichtungsraum --9-- herrschende Druck dem Druck, der in der das Hochdruckmedium fördernden Rohrleitung herrscht, gleich ist. Da der Widerstand der Metalle gegenüber einer Druckbeanspruchung wesentlich grösser ist als gegenüber einer Zugbeanspruchung, kann die auf ihrer Aussenfläche beaufschlagte Rohrmembrane --21-- durch viel grössere Kräfte belastet werden als eine auf ihrer Innenfläche beaufschlagte, d. h. auf Zug in Anspruch genommene Rohrmembrane.
Bei der in Fig. 1 gezeigten konstruktiven Ausgestaltung herrscht im Inneren der Rohrmembrane --21-- kein Überdruck, weil das Innere der Rohrmembrane --21-- vom Dichtungsraum --9-- vollkommen getrennt ist und allenfalls mit dem Aussenraum nur entlang des Mantels der Treibwelle --15-- und der Innenfläche der Büchse --14-- in Verbindung steht.
Die in Fig. 2 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der gemäss Fig. 1 bloss darin, dass der in den Dichtungsraum --9-- hineinragende Teil der Treibwelle --15-- zweifach gekrümmt ist, wobei der den Zapfen --13-- tragende Hebelarm --11-- gerade ausgebildet ist und dessen Bohrung --12-- keinen Winkel mit der Antriebswelle --3-- einschliesst, sondern parallel zu dieser verläuft. Die Aufgabe und Funktionsweise der übrigen Bauteile ist mit der Aufgabe und Funktionsweise der in Fig. 1 gezeigten entsprechenden Bauteile identisch.
Bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel führt die Rohrmembrane --21-- während des Drehens schlingelnde Bewegungen aus, wodurch sie ebenfalls nur auf Biegung in Anspruch genommen wird.
Die wichtigsten Vorteile der erfindungsgemässen Armatur für Hochdruckmedien fördernde Rohrleitungen sind die folgenden :
Aus der ein unter Hochdruck stehendes gasartiges oder flüssiges Medium fördernden Rohrleitung kann das Medium unter keinen Umständen in den äusseren Raum gelangen, so kann also ein explosives oder giftiges Medium, wie z. B. Benzin, Wasserstoff, Kernkraftwerksabfälle, giftiges Gas usw. keine Verschmutzung der Umwelt verursachen. Die Rohrmembrane wird ausschliesslich auf Druck beansprucht, weshalb sie aus entsprechend dünnem Werkstoff gefertigt und trotzdem bei hohem, z. B. 300 bar Betriebsdruck mit voller Sicherheit eingesetzt werden kann. Die Betätigungsvorrichtung ist in ihrer Ausgestaltung dennoch einfach und kann deshalb wirtschaftlich erzeugt werden.