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Die Erfindung betrifft eine Absperrarmatur für Rohrleitungen, umfassend ein Rohrstück mit einer die Rohrwand durchbrechenden, spaltartigen Öffnung, an welche sich quer zur Durchflussrichtung ausgerichtete Führungen anschließen und mit einem Betätigungsorgan, mittels dessen ein als Platte ausgebildetes Absperrorgan durch die spaltartige Öffnung und von den Führungen gehalten, den Durchfluss verhindernd, in das Rohrstück einbringbar ist, wobei Dichtungen im Bereich der Führungen angeordnet sind, die bei eingesetztem Absperrorgan den in Durchflussrichtung nachgeordneten Rohrraum gegen den in Durchflussrichtung vorgeordneten Rohrraum abdichten.
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Eine solche Absperrarmatur aus dem druckschriftlich nicht belegbaren Stand der Technik wird in der Regel auch als Plattenschieber bezeichnet, da das Absperrorgan, welches üblicherweise als metallene Platte ausgebildet ist, in das Rohstück eingeschoben wird. Plattenschieber aus dem Stand der Technik werden in aller Regel verwendet, um Rohrleitungen in Wartungsabschnitte zu unterteilen oder bei sich verzweigenden Rohrleitungen den Durchfluss durch einzelne Zweige zu unterbinden. Aufgrund ihres einfachen Aufbaus haben sich Plattenschieber insbesondere im industriellen Rohrleitungsbau vielfach bewährt. Um den hohen Leitungsdrücken von mehr als 10 bar standzuhalten, sind aus dem Stand der Technik ausschließlich metallene Absperrarmaturen in Form von Plattenschiebern bekannt.
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Im Rohrleitungsbau ist man seit langer Zeit dazu übergegangen, die Rohrleitungen selbst aus Kunststoff zu fertigen. Solche Rohrleitungen sind leichter, einfacher zu verlegen und auch kostengünstiger. Darüber hinaus sind Kunststoffrohrleitungen korrosionsunempfindlich und eignen sich sehr gut für den Transport korrosiver Fluide.
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Von Nachteil ist es, dass Absperrarmaturen, insbesondere die vorbeschriebenen Plattenschieber, bislang grundsätzlich aus Metall gefertigt werden. Das hohe Gewicht der Armatur, die Herstellungskosten und die Korrosionsempfindlichkeit von Metall erweisen sich hier als nachteilig.
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Andererseits ist es für die Fachwelt hinlänglich bekannt, dass die Konstruktion von Absperrarmaturen aus Kunststoff sehr aufwändig ist. Die Schwierigkeit bei Konstruktion und Auslegung einer Absperrarmatur aus Kunststoff nehmen nämlich mit dessen Größe sowie mit steigenden Druckverhältnissen im Leitungssystem zu. Hier kommen insbesondere die Neigung von Kunststoffrohrelementen zum Aufblähen unter Innendruck, zu Verwerfungen und Verkantungen zwischen beweglichen Teilen und das Problem zum Tragen, dass Kunststoff weit eher und stärker zum Fließen neigt als Stahl oder Gussstahl. Unter Druck neigt Kunststoff zu einer dauerhaften, thermoplastischen Verformung. Entsprechend höher fallen Materialeinsatz und Konstruktionsaufwand aus, wenn eine Absperrarmatur aus oder überwiegend aus Kunststoffteilen aufgebaut sein soll.
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Dieses Problem betrifft Absperrarmaturen in besonderem Maße, da im Übergangsbereich von Absperrorgan und Rohrstück aufgrund des notwendigen Passungsspiels Spalte vorhanden sind, in welche das Fluid eindringen kann. Der hier anstehende Rohrinnendruck führt zu oben angesprochenem Fließen des Kunststoffes und zu thermoplastischer Verformung. Infolgedessen treten Funktionsstörungen und Undichtigkeiten auf.
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Um dennoch die Vorteile einer Absperrarmatur aus Kunststoff nutzen zu können, hat die Anmelderin ein gattungsfremdes Absperrorgan aus Kunststoff geschaffen, welches im deutschen Patent
DE 10 2004 060 517 beschrieben ist. Hierbei handelt es sich um eine Absperrarmatur, welche den Kugelhähnen bzw. Kugelschiebern zuzuordnen ist. Eine geschickte Anordnung von Absperrorgan und Betätigungsorgan unter Vermittlung eines Getriebes macht es möglich, die Spaltmaße zwischen Rohrstück und Ventilkörper auf ein Mindestmaß zu reduzieren. Eine solche Absperrarmatur hält ohne Weiteres Rohrinnendrücken bis zu 25 bar stand.
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Es besteht jedoch der Bedarf, ein einfacher aufgebautes Absperrorgan zu schaffen, welches Leitungsdrücken größer 10 bar, insbesondere größer 25 bar, stand hält.
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Insofern ist es Aufgabe der Erfindung, eine Absperrarmatur zu schaffen, die einerseits die Korrosionsunanfälligkeit einer Kunststoffarmatur aufweist und andererseits in ausreichendem Maße mit Einrichtungen versehen ist, die die Dichtigkeit und somit die Funktionsfähigkeit der Absperrarmatur gewährleisten.
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Gelöst wird die Aufgabe von einer Absperrarmatur mit den Merkmalen des Hautpanspruches, insbesondere mit den kennzeichnenden Merkmalen, wonach das Rohrstück aus Kunststoff gebildet ist und dass Hülsen die in Durchflussrichtung vor und hinter dem Absperrorgan angeordneten und mit diesem in abdichtenden Kontakt stehende Dichtungen zwischen sich und der Rohrinnenwand halten.
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Die erfindungsgemäße Absperrarmatur hat zunächst den wesentlichen Vorteil, dass das Rohrstück der Absperrarmatur, in welchem das Medium geführt wird, aus Kunststoff gefertigt ist. Insofern ist das Hauptbauteil in jeder Hinsicht korrosionsunempfindlich. Da Kunststoff wesentlich leichter ist als die üblicherweise verwendeten Gussstähle, lässt sich eine solche Armatur bei der Montage leichter handhaben. Außerdem ist die Herstellung von Kunststoffrohrstücken wesentlich kostengünstiger als die von Gussteilen.
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Gleichzeitig werden im Hinblick auf die hohen Rohrinnendrücke Dichtungen in Durchflussrichtung vor und hinter dem Absperrorgan angeordnet, welche die unweigerlich notwendigen und dem Passungsspiel geschuldeten Spalte zwischen Rohrstück und Absperrorgan abdichten. Damit die Dichtungen sicher im Rohrstück gehalten sind, sind sie zwischen einer Hülse und der Rohrinnenwand gelagert.
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Aus
DE 31 46 994 A1 ist ein Kunststoff-Absperrschieber bekannt, wobei hier im Wesentlichen das eigentliche Absperrorgan aus Kunststoff hergestellt ist. Ein rahmenartiges, zweiteiliges Kunststoffgehäuse nimmt das Absperrorgan auf. Diese Absperrarmatur wird zwischen die Enden zweier Rohrleitungen eingesetzt und durch verspannen beider Rohrenden gegeneinander wird die Abdichtung zwischen den zwei Rahmenteilen und dem Absperrorgan erreicht. Dieser Kunststoffabsperrschieber ist für einen Druckbereich für bis zu 6 bar vorgesehen.
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Zudem ist es aus
DE 1 936 301 U bekannt, einen Dichtringe in der Nut eines Rohres durch Hülsenbauteile in einer Nut in gegenseitiger Anlage zu halten. Die Absperrplatte teilt in Sperrstellung die Dichtringe im Bereich der gegenseitigen Anlage. Diese Abspeneinrichtung ist für den Einbau in Rohrleitungen zur Förderung staub- und sandhaltiger Gase vorgesehen. In diesem Bereich werden Kunststoffrohre aufgrund des hohen abrassiven Verschleißes nicht eingesetzt.
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Es ist vorgesehen, dass die Dichtungen als je ein in Durchflussrichtung vor und hinter dem Absperrorgan angeordneter Dichtring ausgebildet sind, die in einer rohrinnenwandseitigen Nut einliegend von den Hülsen gehalten sind.
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Die Lagerung der Dichtringe in einer Nut ermöglicht eine Dichtungsanordnung, welche den Rohrinnenquerschnitt nicht verengt und somit keinen Einfluss auf die Fluidführung in der Rohrleitung hat. Darüberhinaus sind die Dichtungen in ihrer Nut und durch die Hülse sicher im Rohrstück gehalten und gegen eine Positionsverlagerung durch den Rohrinnendruck geschützt.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Dichtringe in einer gemeinsamen Nut angeordnet und mittels einer Dichtsichel voneinander beabstandet sind.
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Die Anordnung der Dichtringe in nur einer Nut vereinfacht die Herstellung des Absperrorgans, da die Nut in einem Arbeitsgang erstellt werden kann.
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Viel wesentlicher ist jedoch die die Dichtringe beabstandende Dichtsichel. Der Einsatz der Dichtsichel erlaubt es, verschiedene, dem jeweiligen Dichtbereich entsprechende Dichtmaterialien zu verwenden. Die Dichtsichel ist direkt unterhalb des plattenartigen Absperrorgans angeordnet, so dass das Absperrorgan mit seiner Schmalseite in seiner Absperrposition auf der Dichtsichel aufsitzt. Aufgrund des Anpressdrucks des Absperrorgans ist zur Verschleißvermeidung eine Dichtsichel aus einem härteren Dichtmaterial einsetzbar, wohingegen die Dichtringe aus einem weicheren Dichtmaterial hergestellt werden können, da diese lediglich an den horizontal zur Durchflussrichtung ausgerichteten Flächen des Absperrorgans anliegen.
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Infolgedessen ist vorgesehen, dass die Dichtsichel als Widerlager für das in das Rohrstück eingeschobene Absperrorgan dient.
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Es ist vorgesehen, dass die Dichtungen als Tytondichtringe – umfassend einen Dichtring mit anvulkanisierter, umlaufender Haltekralle – ausgebildet sind. Tytondichtringe sind am Markt einfach und kostengünstig zu beschaffende Dichtungen und haben den wesentlichen Vorteil, dass sie im Rohrleitungsbau vielfach eingesetzt und bewährt sind. Insofern entfallen die ansonsten notwendigen Prüfungen für individuell hergestellte Dichtringe.
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Um einen festen und sicheren Sitz der Dichtringe zu gewährleisten, ist vorgesehen, dass die Hülsen jeweils eine bevorzugt umlaufende und auf den Dichtring wirkende Spannkralle aufweisen, mittels derer die Dichtringe im Bereich ihrer Anlage am Absperrorgan in die rohrinnenwandseitige Nut eingepresst sind.
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Bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei welcher die Spannkralle der Hülsen den jeweiligen Dichtring außenumfänglich teilumgreift.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auch von einer Absperrarmatur mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruches 9 gelöst und ist dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrstück aus Kunststoff gefertigt ist und einen Dom aufweist, der die spaltartige Öffnung umgibt, wobei der Dom beidseitig der spaltartigen Öffnung und parallel zu dieser ausgerichtete Nuten, insbesondere T-Nuten aufweist, in denen, bevorzugt metallene, Verstärkungsschienen angeordnet sind.
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Die an dem Plattenschieber aus Kunststoff immanente Schwachstelle ist die spaltartige Öffnung, durch welche das plattenartige Absperrorgan in das Rohrstück einführbar ist. Das unter Druck in der Rohrleitung geführte Medium versucht durch diese Öffnung zu entweichen. Aufgrund der Eigenschaft von Kunststoff, bei hohen Drücken ins Fließen zu geraten und sich thermoplatisch zu verformen, schlägt die Erfindung vor, mittels Verstärkungsschienen das Kunststoffmaterial im Öffnungsbereich zu stabilisieren. Die Verstärkungsschienen nehmen die die spaltartige Öffnung tendenziell ovalartig erweiternden Kräfte auf und leiten diese über den Dom auf die Rohrwand ab. Hierzu sind die Verstärkungsschienen länger als die Radialerstreckung des Spaltes ausgeführt und stützen sich somit über den Dom direkt an der Rohrwand ab. Insofern bilden die Verstärkungsschienen eine Grundvoraussetzung, dass die spaltartige Öffnung mit üblichen Dichtungen – beispielsweise mit Stoffbuchsen – versehen werden kann.
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Bevorzugt ist eine Ausführungsform, die sich dadurch kennzeichnet, dass der Dom einstückig-stoffschlüssig am Rohrstück angeordnet ist, insbesondere wenn der Dom sich zum Rohraußenmantel in etwa konisch erweitert, wobei der sich konisch erweiternde Dom von einer Haube überfangen ist, die sich mit ihrem Öffnungsrand auf den konischen Domaußenflächen abstützend, gegen den Dom verspannt ist. Die Haube, welche gegen den Dom verspannt ist, sorgt dafür, dass das Kunststoffmaterial eine die spaltartige Öffnung tendenziell verschließende Vorspannung erhält, zumindest aber zusätzlich zu den Verstärkungsschienen gegen den den Spalt tendenziell aufweitenden Rohrinnendruck stabilisiert ist.
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Schließlich ist es denkbar, dass Schraubbolzen, die die Haube gegen den Dom verspannen, in die Verstärkungsschienen eingreifen. Diese Ausführungsform hat den wesentlichen Vorteil, dass die Verstärkungsschienen sicher an ihrem Platz gehalten sind.
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Schließlich wird die Aufgabe auch von einer Absperrarmatur gelöst, wonach das Rohrstück aus Kunststoff gebildet ist und dass die Gewindeachse an einem Ende eine umlaufende Umfangsnut aufweist, mittels derer die Achse in einem Lagerbock gehalten ist, wobei sich ein Federorgan einenteils in der Umfangsnut und anderenteils am Lagerbock abstützt und beim Anschlagen der Gewindehülse am Lagerbock eine Verlagerung der Gewindeachse in ihrer Axialrichtung ermöglicht.
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Der wesentliche Vorteil dieser Absperrarmatur ist darin begründet, dass dem Bedienpersonal haptisch vermittelt wird, wenn das Absperrorgan bei seiner Absperrbewegung auf Widerstand trifft. Den Widerstand bildet in aller Regel der Bewegungsendanschlag, welcher die Geschlossenstellung des Absperrorgans definiert (hier bevorzugt die Dichtsichel). In aller Regel leiden Absperrarmaturen darunter, dass gegen den Widerstand, welcher durch den Endanschlag hervorgerufen wird, noch einmal fest angezogen wird. Dies führt auf Dauer zu einer Schädigung des Widerlagers. Insbesondere bei Kunststoffarmaturen führt eine solche Schädigung schnell zum Fließen des Kunststoffes und einer entsprechenden thermoplastischen, die Dichtigkeit erheblich beeinträchtigenden Verformung, die sich unter Druck ständig erweitert.
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Der Gegenstand verwirklicht seine Vorteile jedoch auch dann, wenn sich im Bereich des Absperrorgans ein Fremdkörper verfangen hat. Dem Bedienpersonal wird haptisch deutlich gemacht, dass das Absperrorgan blockiert ist. So wird verhindert, dass der Fremdkörper die Widerlager des Absperrorgans beschädigt.
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Das Prinzip, das dem Benutzer das Ende der Absperrbewegung kenntlich macht und gleichzeitig das Widerlager vor Beschädigung schützt, ist verblüffend einfach. Beim Erreichen des Widerlagers findet keine Weiterbewegung des Absperrorgans in Schließrichtung mehr statt. Stattdessen werden die Bedienkräfte vom Federelement aufgenommen. Gleichzeitig ermöglicht der Lagerbock eine Verlagerung der Gewindeachse anstelle einer Fortführung der Schließbewegung des Absperrorgans. Hierdurch kommt es zunächst zu einer Reibschlusserhöhung, wodurch die Betätigung des Betätigungsorgans erschwert ist, gleichzeitig kann und sollte die Verlagerung der Gewindeachse auch eine Verlagerung des Betätigungsorgans zur Folge haben, so dass zwei haptische Reize den Benutzer das Ende der Schließbewegung verdeutlichen.
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Weitere Vorteile der Erfindung sowie ein besseres Verständnis ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Absperrarmatur,
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2 eine perspektivische Darstellung gemäß 1 ohne Haube,
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3 eine Ansicht von oben auf die erfindungsgemäße Absperrarmatur gemäß 1 mit Einsicht in den Haubeninnenraum,
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4 einen axialen Längsschnitt durch die Absperrarmatur gemäß Schnittlinie IV in 3,
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5 eine Ausschnittsvergrößerung der Dichtungsanordnung im Bereich des Absperrorgans gemäß Ausschnittskreis V in 4,
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6 eine vergrößerte Ansicht des Ausschnittskreises VI in 4,
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7 einen Radialschnitt der erfindungsgemäßen Absperrarmatur gemäß Schnittlinie VII in 3,
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8 eine Ausschnittsvergrößerung gemäß Ausschnittskreis VIII in 4,
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9 eine horizontale Schnittansicht der Absperrarmatur gemäß Schnittlinie IX in 10, und
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10 eine mit 4 identische Darstellung
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In den Figuren ist eine Absperrarmatur insgesamt mit der Bezugsziffer 10 versehen.
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Die Absperrarmatur 10 ist in 1 in einer perspektivischen Gesamtansicht dargestellt. Sie umfasst zunächst ein Rohrstück 11 aus Kunststoff mit einem Rohrinnenraum 12. An zwei gegenüberliegenden Seiten schließen sich Vorschweißbunde 13 mit Losflanschen 14 an, die der Anbindung von Rohrleitungen dienen. An seiner Oberseite sitzt auf dem Rohrstück 11 eine Haube 15 auf, deren Innenraum 16 (siehe 4) mittels einer Abdeckung 17 verschlossen ist. Eine oberhalb der Haube 15 angeordnete Betätigungshandhabe 18 in Form eines Stellrades 19 ermöglicht das Öffnen und Schließen der Absperrarmatur 10.
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2 zeigt die Absperrarmatur 10 nochmals in perspektivischer Ansicht, auf die Darstellung der Haube 15 wurde jedoch verzichtet. Infolgedessen ist erkennbar, dass der Innenraum 16 der Haube 15 zur Aufnahme verschiedener Bauteile dient. Unter anderem ist der Innenraum 16 Rückzugsraum für das Absperrorgan 20, welches vorliegend als Platte 21 ausgebildet ist.
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Das Stellrad 19 ist mit einer Gewindespindel 22 drehgekoppelt, auf welcher eine Gewindehülse 23 gelagert ist. Die Gewindehülse 23 ist ihrerseits am Absperrorgan 20 befestigt.
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In 4 ist die Absperrarmatur 10 in einer axialen Schnittdarstellung gezeigt. Das Rohrstück 11 ermöglicht über die daran angeordneten Vorschweißbunde 13 und Losflansche 14 die Anbindung von Rohrleitungen. Ein einstückig stoffschlüssig am Rohrstück 11 angeordneter Dom 24 weist sich konisch zum Rohrmantel 25 erweiternde Außenflächen 26 auf. Der Dom 24 umschließt eine spaltartige Öffnung 27, durch welche das plattenförmige Absperrorgan 20 in den Rohrinnenraum 12 einbringbar ist, um den Fluidstrom zu unterbrechen.
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Die Haube 15 umschließt einen Innenraum 16, der insbesondere als Rückzugsraum für das Absperrorgan 20, aber auch für weitere Funktionsbauteile dient. Die Haube 15 ist von einer Abdeckung 17 verschlossen, die zu Wartungszwecken geöffnet werden kann. Das Absperrorgan 20 steht durch eine Gewindehülse 23 mit der Gewindespindel 22 in Verbindung, die durch Drehen des Stellrades 19 in Rotation versetzbar ist. Die Gewindespindel 23 ist in einem Lagerbock 28 an ihrem unteren Ende gehalten, während ein dem oberen Ende der Gewindespindel 22 nahe gelegener Bereich in einer Lageröffnung 29 der Haube 15 angeordnet ist.
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Eine Spannplatte 30, welche die spaltartige Öffnung 27 umgibt, welche ihrerseits eine Spaltöffnung für den Durchtritt der Platte 21 aufweist, ist auf dem Dom 24 befestigt. Unterhalb der Spannplatte 30 in einem entsprechenden Aufnahmeraum ist eine Stopfbuchse 31 angeordnet. Diese umfasst die sogenannte Brille 55, die oberhalb einer Dichtung 56 angeordnet ist. Mittels der Schraube 57 lässt sich die Stopfbuchse 31 nachstellen. Sie dichtet die spaltartige Öffnung 27 als Teil einer Dichtungsanordung ab.
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Der Dom 24 weist beidseitig der spaltartigen Öffnung 27 jeweils eine T-Nut 32 auf. Die T-Nuten 32 sind parallel zur spaltartigen Öffnung 27 bzw. parallel zum Absperrorgan 20 ausgerichtet. In jeder T-Nut 32 liegt jeweils eine Verstärkungsschiene 33 ein. Die Verstärkungsschienen 33 werden von Gewindestangen 34 in ihrer Position gehalten. Die Gewindestangen 34 dienen im Übrigen der festen Anordnung der Haube 15 auf dem Dom 24.
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An die spaltartige Öffnung 27 schließen sich von der Rohrinnenwand 35 gebildete Führungen 36 an, in denen das Absperrorgan 20 während seiner Schließbewegung und in seiner Geschlossenstellung gehalten ist.
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Eine Innenumfangsnut 37 dient der Aufnahme von Dichtringen 38 sowie einer zwischen den Dichtringen 38 angeordneten Dichtsichel 39, welche der spaltartigen Öffnung 27 gegenüberliegend gelagert ist.
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In der Ausschnittsvergrößerung der 5 ist deutlich erkennbar, dass die Dichtringe 38 eine insbesondere anvulkanisierte Haltekralle 40 aufweisen. Die Innenumfangsnut 37 weist beidseitig der spaltartigen Öffnung 27 insbesondere in Umfangsrichtung verlaufende Haltestege 41 auf, die jeweils von einer Haltekralle 40 des zugeordneten Dichtringes 38 hintergriffen sind.
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Die Dichtringe 38 sind spiegelbildlich zur zwischen ihnen angeordneten Dichtsichel 39 positioniert und stützen sich an der Dichtsichel 39 ab. Jeder Dichtring 38 ist von einer Hülse 42 überfangen, die bereichsweise an der Rohrinnenwand 35 anliegt und die Innenumfangsnut 37, in welcher die Dichtringe 38 einliegen, etwa zur Hälfte überfängt. Infolgedessen werden die Dichtringe 38 von je einer Hülse 42 in der Innenumfangsnut 37 gehalten. Die Dichtringe 38 sind folglich zwischen der Hülse 42 und der Rohrinnenwand 35 gelagert. Die Hülsen 42 bilden an ihren der spaltartigen Öffnung 27 zugewandten Rändern Spannkrallen 43 aus, die die Dichtringe 38 teilumgreifen und in Richtung Innenumfangsnut 37 vorspannen. Bei der bevorzugten Ausführungsform sind die Hülsen 42 aus Polyoxymethylen (POM) gefertigt.
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Wie aus den 4 und 5 ersichtlich ist, stützen sich die Hülsen 42 einenteils auf den Dichtringen 38 ab. Auf ihrer dem Absperrorgan 20 abgewandten Seite werden die Hülsen 42 durch jeweils ein Stützrohr 44 gehalten. Das Stützrohr 44 entspricht in seinem Innendurchmesser etwa dem Innendurchmesser der zugeordneten Hülse 42, wobei die einander zugewandten Stirnflächen von Hülse 42 und Stützrohr 44 aneinander anliegen. Das Stützrohr 44 selbst weist einen Außendurchmesser auf, der in etwa dem Innendurchmesser des Rohrstücks 11 entspricht und liegt an dessen Innenwand 35 an.
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Das Stützrohr 44 selbst ist im Rohrstück 11 eingerastet. Gemäß der in 6 dargestellten Ausschnittsvergrößerung des Ausschnittskreises VI in 4 bildet die Rohrinnenwand 35 des Rohrstücks 11 hierzu ein Rastelement 45 in Form einer Rastnase 46 aus, die in Richtung Rohrinnenraum 12 gerichtet ist.
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Das Stützrohr weist seinerseits ein Gegenrastelement 47 in Form einer Rastausnehmung 48 auf, in die die Rastnase 46 der Rohrinnenwand 35 eingreift. Auf diese Weise ist das die Hülse 42 haltende Stützrohr 44 sicher im Rohrstück 11 gehalten.
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In 7 ist die Absperrarmatur 10 im Radialschnitt entsprechend der Schnittlinie VII in 3 dargestellt. Auf die Darstellung der Haube 15 wurde verzichtet. Deutlich sichtbar ist die Anordnung der Dichtsichel 39 in der Innenumfangsnut 37, welche von der Rohrinnenwand 35 ausgebildet ist. Die Dichtsichel 39 ist ein bogenförmiges Dichtelement und der spaltartigen Öffnung 27 gegenüberliegend gelagert. Bezeichnet man den dem Stellrad 19 zugewandten Teil des Rohrstückes 11 als Oberseite, so liegt die Dichtsichel im Rohrinnenraum 12 unterhalb der Horizontalschnittlinie H ein und bildet ein Widerlager für das plattenförmige Absperrorgan 20 aus. Dieses liegt mit seiner bogenförmigen Dichtfläche 49 (untere Schmalseite) im Schließzustand der Absperrarmatur 10 auf der Dichtsichel 39 auf.
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8 zeigt die Ausschnittsvergrößerung gemäß Ausschnittskreis VIII in 4. Dargestellt ist die Lagerung des unteren Endes der Gewindespindel 22, die dem Heben und Absenken des Absperrorgans 20 dient. In das untere Ende der Gewindespindel 22 ist eine Umfangsnut 50 eingebracht, in welche der Lagerkragen 51 des Lagerbocks 28 eingreift.
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Die Umfangsnut 50 wird am unteren Ende der Gewindespindel 22 durch einen Spindelfuß 52 begrenzt. Zwischen dem Lagerkragen 51 und dem Spindelfuß 52 ist innerhalb der Umfangsnut 50 ein Federelement 53 angeordnet, welches vorliegend aus zwei gegeneinander gerichteten Tellerfedern besteht. Dieses Federelement 53 stützt sich einenends am Lagerkragen 51 und anderenends am Spindelfuß 52 ab und zieht die Gewindespindel 22 tendenziell in Richtung Rohrstück 11.
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Zusammenfassend zeigt die Erfindung drei Bauteilgruppen, die jede für sich geeignet sind, Dichtigkeitsprobleme bei Absperrorganen der gattungsgemäßen Art aus Kunststoff zu verhindern.
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Zunächst handelt es sich um die den Rohrinnenraum 12 gegen das Absperrorgan 20 bzw. dessen Passungsspiel im Rohrstück 11 abdichtenden Dichtringe 38. Die Dichtringe 38, welche in bevorzugter Weise als Tytondichtringe ausgebildet sind, liegen in einer gemeinsamen Innenumfangsnut 37 der Rohrinnenwand 35 ein, wie dies insbesondere in der Ausschnittsvergrößerung V in 5 dargestellt ist. Eine besondere Bedeutung haben hier die Hülsen 42 mit ihren Spannkrallen 43, welche den Dichtring 38 teilumfänglich übergreifen und unter Vorspannung in Richtung Innenumfangsnut 37 halten. Dabei ist der Außenumfang der Hülse in dem Bereich, in welchem er den Dichtring 38 überfängt, dessen Außenkontur in etwa angepasst. Die Außenkontur des Dichtringes 38 selbst ragt in etwa rampenförmig in den Rohrinnenraum 12 hinein, so dass sich die Hülse 42 auf dieser Rampe haltend abstützen kann. Diese Konturkongruenz zwischen Hülse 42 und Dichtring 38 – unter Berücksichtigung der Funktion der Spannkralle – hält den Dichtring 38 sicher in der Innenumfangsnut 37 und verhindert ein Herauskriechen desselben aus der Innenumfangsnut 37.
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Zu berücksichtigen ist darüber hinaus die zwischen den Dichtringen 38 angeordnete und als Widerlager für das Absperrorgan dienende Dichtesichel 39. Die Trennung der Dichtungsanordnung in zwei Dichtringe 38 und eine Dichtsichel 39 ermöglicht es, verschieden harte Dichtmaterialien zu nutzen, so dass die vergleichsweise weichen Dichtringe 38 nicht als Widerlager für das Absperrorgan 20 dienen müssen und durch den Anpressdruck des Absperrorgans 20 in Geschlossenstellung beschädigt werden.
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Eine weitere die Dichtigkeit des aus Kunststoff gefertigen Plattenschiebers 10 gewährleistende Bauteilanordnung besteht aus dem Dom 24, der Haube 15 sowie den in den T-Nuten 32 einliegenden Verstärkungsschienen 33. Denkt man sich die in 4 dargestellte Dichtungsanordnung aus Hülsen 42, Dichtsichel 39 und Dichtringen 38 einmal weg oder geht von einer Verschlechterung der Dichtungsfunktion aufgrund von Materialermüdung aus, ist es offensichtlich, dass das unter Druck stehende, in der Rohrleitung transportierte Medium geneigt ist, die Rohrleitung durch die spaltartige Öffnung 27 hindurch zu verlassen. Die Spaltöffnung 27 stellt einen technisch unvermeidbaren Schwächungsbereich der Absperrarmatur 10 dar, da durch sie das Absperrorgan 20 in Form des Plattenschiebers in das Rohrstück 11 eingeführt wird. Die Fließeigenschaften des Kunststoffes sowie die Eigenart zur dauerhafter thermoplastischer Verformung unter Druck führt tendenziell dazu, dass sich die spaltartige Öffnung 27 in Aufsicht auf die Armatur 10 in etwa ovalartig erweitert. Die erhebliche Formmassenanreichung des Doms 24 bildet allein aufgrund der Materialmenge hier einen ersten Schutz gegen eine solche Verformung. Einen zweiten Teil trägt die konische Form des Doms 24 in Verbindung mit der Haube 15 bei. Deren hier ebenfalls sich konisch zum Rohraußenmantel 25 erweiternden Innenflächen 54 werden gegen die Außenflächen 26 des Doms 24 verspannt und wirken infolgedessen auf den Dom 24 wie eine Klammer, die die spaltartige Öffnung 27 entgegen der Erweiterungstendenz zusammenhält.
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Das wesentliche Element sind jedoch die Verstärkungsschienen 33, die parallel zur spaltartigen Öffnung 27 in den T-Nuten 32 einliegen. Die Verstärkungsschienen 33 sind bevorzugt aus Metall gefertigt und leiten aufgrund ihrer unmittelbaren Zuordnung zur spaltartigen Öffnung 27 die dort auftretenden Kräfte auf das Rohrstück 11 ab. Dies lässt sich besonders gut anhand der 9 erkennen, welche einen Horizontalschnitt entlang der von den Verstärkungsschienen 33 aufgespannte Ebene ist bzw. eine Schnittdarstellung gemäß Schnittlinie IX in 10. Aus dieser Ansicht wird deutlich, dass die Länge L der Verstärkungsschienen 33 größer ist als die radiale Weite W der spaltartigen Öffnung 27.
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In Verbindung mit der Stopfbuchse 31 ergibt sich folglich aus der besonderen Ausgestaltung und dem Zusammenwirken vom Dom 24, Haube 15 und den Verstärkungsschienen 33 eine entsprechend abgedichtete Absperrarmatur 10 in Form eines Plattenschieber aus Kunststoff.
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Die dritte Gruppe von Bauteilen, die in ihrem Zusammenwirken mögliche Dichtigkeitsprobleme einer Kunststoffarmatur 10 gemäß der Erfindung vorbeugen, umfasst das Zusammenwirken von Spindel 22, Gewindehülse 23 und Absperrorgan 20 in Verbindung mit der Lagerung der Gewindespindel 22 im Lagerbock 28. Zu letzterem wird noch einmal auf die Detaildarstellung der 8 hingewiesen.
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10 ist von der Darstellung mit 4 identisch, der Übersicht halber wurde jedoch auf eine Fülle von Bezugszeichen verzichtet. Es ist leicht vorstellbar, dass ein Drehen des Stellrades 19 unmittelbar zu einer Drehbewegung der Gewindespindel 22 führt, mit welcher das Stellrad 19 verbunden ist. Die auf der Gewindespindel 22 angeordnete Gewindehülse 23, die ihrerseits am Absperrorgan 20 befestigt ist, wird in Abhängigkeit von der Drehrichtung auf der Gewindespindel 22 in Pfeilrichtung S oder in Pfeilrichtung O wandern. Der mit der Gewindehülse 23 bewegungsgekoppelte Plattenschieber 20 wird sich bei Bewegungsrichtung S in seine Schließstellung und somit in den Rohrinnenraum 12 hineinbewegen. Bei Bewegung in Pfeilrichtung O wird der Plattenschieber in seine Offenstellung bewegt.
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Beim Schließen der Absperrarmatur 10 durch Drehen des Stellrades 19 und infolgedessen der Verlagerung des Plattenschiebers 20 in Schließrichtung S wird der Plattenschieber 20 am Ende der Bewegung mit seiner Dichtfläche 49 auf der Dichtesichel 39 aufliegen. Bei der Dichtsichel 39 handelt es sich um ein elastisches Dichtelement, welches in Grenzen einem Anpressdruck des Plattenschiebers 20 standhalten kann. Ein Verlagern des Plattenschiebers 20 in Schließrichtung S über diejenige Stellung hinaus, in welcher die Dichtfläche 49 dichtend auf der Dichtsichel 39 aufliegt, führt zu einer Schädigung der Dichtsichel 39 und somit zu Undichtigkeiten der Absperrarmatur 10.
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Um eine Fehlbedienung der Absperrarmatur 10 zu vermeiden, in dem die Schließbewegung S des Plattenschiebers 20 über das notwendige Maß hinaus fortgeführt wird, wurde die spezielle Lagerung der Gewindespindel 22 im Lagerbock 28 realisiert. Trifft der Plattenschieber 20 auf die Dichtsichel 39, dient diese als Widerlager. Ein weiteres Drehen des Stellrades 19 induziert nun nicht mehr eine Weiterbewegung des Plattenschiebers 20 in Schließrichtung S bzw. eine Erhöhung des Anpressdruckes an die Dichtsichel 39, sondern führt zu einer Verlagerung der Gewindespindel 22 in Öffnungsrichtung O aus der Haube 15 heraus, wobei das Federelement 53 komprimiert wird. Gleichzeitig erfordert die Drehbewegung des Stellrades 19 eine höhere Kraft, da sich der Reibschluss zwischen Gewindespindel 22 und dem Lagerkragen 51 erhöht. Auf diese Weise wird dem Bediener deutlich gemacht, dass die Absperrarmatur ihre Schließstellung erreicht hat. Eine Schädigung der Dichtsichel 39 wird sicher vermieden.
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Eine Schädigung der Dichtungsanordnung aus Hülsen 42, Dichtringen 38 und Dichtsichel 39 durch im Bereich des Plattenschiebers befindlicher Fremdkörper wird auf die gleiche Weise vermieden. Der Plattenschieber 20 wird dann auf dem Fremdkörper aufsitzen, was die Bewegung der Gewindespindel 22 in Richtung O induziert.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Absperrarmatur
- 11
- Rohrstück
- 12
- Rohrinnenraum
- 13
- Vorschweißbund
- 14
- Losflansch
- 15
- Haube
- 16
- Innenraum von 15
- 17
- Abdeckung von 15
- 18
- Betätigungshandhabe
- 19
- Stellrad
- 20
- Absperrorgan
- 21
- Platte
- 22
- Gewindespindel
- 23
- Gewindehülse
- 24
- Dom von 11
- 25
- Rohraußenmantel
- 26
- Außenfläche von 24
- 27
- spaltartige Öffnung
- 28
- Lagerbock
- 29
- Lageröffnung von 15
- 30
- Spannplatte
- 31
- Stopfbuchse
- 32
- T-Nut
- 33
- Verstärkungsschiene
- 34
- Gewindestange
- 35
- Rohrinnenwand
- 36
- Führungen
- 37
- Innenumfangsnut
- 38
- Dichtring
- 39
- Dichtsichel
- 40
- Haltekralle von 38
- 41
- Haltesteg
- 42
- Hülse
- 43
- Spannkrallen
- 44
- Stützrohr
- 45
- Rastelement von 35
- 46
- Rastnase von 35
- 47
- Gegenrastelement von 44
- 48
- Rastausnehmung
- 49
- Dichtfläche von 20/21
- 50
- Umfangsnut von 22
- 51
- Lagerkragen
- 52
- Spindelfuß
- 53
- Federelement
- 54
- konisch erweiterte Innenflächen von 15
- 55
- Brille von 31
- 56
- Dichtung von 31
- 57
- Schraube
- H
- Horizontalschnittlinie
- S
- Bewegungsrichtung von 23 und 20
- O
- Bewegungsrichtung von 23 und 20
