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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Plattenschieber, wie er beispielweise in Anlagen im Abwasserbereich eingesetzt werden kann. Im Gegensatz zu Trinkwasserschiebern befindet sich bei Abwasserschiebern die Spindel zur Betätigung des Absperrelements außerhalb des die Absperrarmatur durchströmenden Mediums. Dies ist notwendig, da sich im Abwasser Fremdstoffe wie etwa Sand und Faserstoffe befinden, welche die Funktion der Betätigungsspindel beeinträchtigen können. Bei bekannten Abwasserschiebern ist das Absperrelement aus einem nicht rostenden Stahl gefertigt, wobei dessen Oberfläche gewöhnlicherweise eine hohe Oberflächengüte aufweist. Aufgrund der Aggressivität des Abwassers und des mitgeführten Schwefelwasserstoffs haben sich A2-Werkstoffe als nicht ausreichend standfest erwiesen, so dass oftmals ein A4-Werkstoff zum Einsatz kommt. Diese Werkstoffwahl geht jedoch mit erhöhten Kosten einher, wobei auch hier nicht ausgeschlossen werden kann, dass Ablagerungen im Laufe der Zeit zu einer erhöhten Schwergängigkeit des Absperrschiebers führen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gegenüber Abwasser standfesten Absperrschieber zu schaffen, dessen störungsfreier Betrieb über lange Zeit sichergestellt werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Schutzanspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche definieren dabei bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
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Der erfindungsgemäße Absperrschieber ist zum Einsatz in abwasserführenden Leitungen ausgestaltet und umfasst
- - ein Gehäuse mit einer einen Strömungsdurchgang definierenden Innenwandung;
- - eine vom Strömungsdurchgang isolierte und zum Gehäuse um deren Längsachse rotatorisch gelagerte Betätigungsspindel mit einer Antriebsschnittstelle und einem Gewindeabschnitt;
- - ein mit der Betätigungsspindel über den Gewindeabschnitt gekoppeltes, im Wesentlichen plattenförmiges und mit einem Kunststoffmantel versehenes Absperrelement, welches im Gehäuse in den Strömungsdurchgang ein- und aus diesem ausbringbar geführt ist.
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Mit anderen Worten weist der erfindungsgemäße Absperrschieber also ein Gehäuse auf, welches zu beiden Seiten mit Rohrabschnitten einer abwasserführenden Leitung verbunden werden kann und somit zwischen diesen beiden Rohrabschnitten einen Strömungsdurchgang ausbildet, der von der Innenwandung des Gehäuses begrenzt wird. In diesem Strömungsabschnitt kann mittels Betätigung einer Spindel eine ebene Absperrplatte quer zur Strömungsrichtung des Mediums durch die Absperrarmatur verfahren werden, um den Strömungsdurchgang zu verschließen oder freizugeben. Dabei wird die rotatorische Bewegung der Betätigungsspindel in eine translatorische Bewegung des plattenförmigen Absperrelements überführt. Erfindungsgemäß ist das plattenförmige Absperrelement im wesentlichen vollumfänglich von einem Kunststoffmantel aus beispielsweise Polyurethan überzogen, so dass im wesentlichen nur dieser Kunststoffmantel mit dem Medium in Kontakt steht. Der den Kunststoffmantel tragende Kern des Absperrelements ist durch diese Kapselung somit vollumfänglich vom Medium isoliert und diesem somit nicht mehr ausgesetzt. Dies hat zur Folge, dass der Kern des Absperrelements selbst nicht mehr resistent gegenüber dem Medium sein muss, was die Auswahl an möglichen Werkstoffen für den Kern erheblich erweitert und weitere Oberflächenbehandlungen überflüssig macht. Insgesamt kann der Absperrschieber aus kostengünstigeren Werkstoffen gefertigt sein und ist dank der Kunststoffummantelung trotzdem weniger anfällig gegenüber Ablagerungen und dem damit einhergehenden Verschleiß als aus dem Stand der Technik bekannte „blank“ vom Medium umströmte Absperrelemente aus Metall. Um auch die Betätigungsmechanik nicht dem Medium auszusetzen, ist die gesamte Betätigungsspindel außerhalb des Absperrarmaturen-Gehäuses angeordnet. Zur Koppelung der Betätigungsspindel mit dem Absperrelement kann sich dieses aus dem Absperrarmaturen-Gehäuse heraus erstrecken und außerhalb des Gehäuses mit der Spindel im Eingriff stehen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Absperrelement mit einem Kunststoffmantel umgossen und weist einen im wesentlichen plattenförmigen Kern auf. Um bei der Herstellung den Kern mit dem Kunststoffmantel in einer Gussform umgießen zu können, kann dieser einen oder mehrere Haltebereiche umfassen, im welchen er von Halterungen in der Gussform kontaktiert wird und folglich nicht vom Kunststoffmantel überzogen ist. Diese „blanken“ Bereiche werden später vor Umwelteinflüssen abgeschirmt, in dem sie von einer mit dem Gewindeabschnitt der Betätigungsspindel in Eingriff stehenden Spindelmutter und / oder zumindest einem Element zur Befestigung der Spindelmutter am Absperrelement abgedeckt werden. Hierbei ist zu beachten, dass sich auch die Spindelmutter zusammen mit ihren Befestigungselementen stets außerhalb des Absperrarmaturen-Gehäuses und somit auch außerhalb des Strömungsdurchgangs befindet und zu keiner Zeit dem Medium ausgesetzt ist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dichtet der Kunststoffmantel an zumindest einer Kante des plattenförmigen Absperrelements direkt an der Innenwandung des Gehäuses ab. So dient der Kunststoffmantel nicht nur der Kapselung des Absperrelement-Kerns, sondern darüber hinaus auch als Dichtung zwischen dem Absperrelement und dem Gehäuse. So kann auf zusätzliche Dichtelemente zwischen Absperrelement und Gehäuse verzichtet werden. Zur Verbesserung der Dichtwirkung kann der Kunststoffmantel an der zumindest einen Kante eine gegenüber der Manteldicke an den Seitenflächen des Absperrelements erhöhte Dicke und somit auch eine erhöhte Flexibilität aufweisen.
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Wie weiter oben bereits ausgeführt wurde, kann sich das Absperrelement zum Zwecke der Koppelung an eine außerhalb des Gehäuses liegende Betätigungsspindel aus dem Gehäuse heraus erstrecken, so dass der für das Absperrelement im Gehäuse vorgesehene schlitzförmige Durchbruch abgedichtet werden muss. Hierfür kann das Absperrelement gegenüber dem Gehäuse mit einer das Absperrelement umlaufenden Dichtung abgedichtet werden. Die Dichtung erstreckt sich dabei bevorzugt in einer Ebene, welche senkrecht von der Bewegungsrichtung des Absperrelements geschnitten wird. Bevorzugterweise ist diese Dichtung in einem Dichtungsspalt zwischen dem Absperrarmaturen-Gehäuse und einer damit verbundenen Dichtbrille eingespannt und wird dort zur Abdichtung in Anlage zum Absperrelement gebracht. Dabei kann die Dichtbrille mit dem Gehäuse verschraubt sein, so dass die Dichtung zwischen Dichtbrille und Gehäuse regelrecht eingeklemmt wird. Auf diese Weise kann die Dichtung durch weiteres Anziehen der Verschraubung verformt werden, so dass sie senkrecht zur Anzugsrichtung aus dem Dichtungsspalt herausquillt und somit aktiv in Anlage zum Absperrelement gebracht werden kann. So kann auch etwaiger Verschleiß an der Abdichtung ausgeglichen werden.
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Zur weiteren Erhöhung der Standfestigkeit der erfindungsgemäßen Absperrarmatur kann diese an den Seitenflächen des Absperrelements zwischen dem Strömungsdurchgang und der umlaufenden Dichtung zwischen Absperrelement und Gehäuse jeweils zumindest ein federnd gelagertes Abstreifelement aufweisen. Beim Öffnen der Absperrarmatur gleitet das Absperrelement an den mit ihm in Kontakt stehenden Abstreifelementen vorbei. So werden durch die Abstreifelemente mögliche Ablagerungen von der Oberfläche des Absperrelements entfernt, bevor diese die darüber liegende Dichtung kontaktieren und möglicherweise schädigen könnten. Durch die federnde Vorspannung der Abstreifelemente innerhalb des Gehäuses wird deren dauerhafte Funktion sichergestellt.
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Ferner kann das Gehäuse der Absperrarmatur mehrteilig ausgestaltet sein, wobei zu jeder großflächigen Seite des Absperrelements je zumindest ein Gehäuseteil vorgesehen sein kann. Während ein zweiteiliges, im Wesentlichen in der Ebene des Absperrelements geteiltes Gehäuse bevorzugt wird, ist jede beliebige andere Teilung, etwa in Ebenen parallel oder quer zur Ebene des Absperrelements möglich, wobei das Gehäuse grundsätzlich zwei oder mehr Gehäuseteile aufweisen kann.
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Ein im Wesentlichen in der Ebene des Absperrelements geteiltes, zweiteiliges Gehäuse bringt den Vorteil mit sich, dass für zu beiden Seiten des Absperrelements vorgesehene Abstreifelemente Gehäusetaschen vorgesehen sein können, innerhalb welcher die Abstreifelemente gehaltert werden. Zusätzlich oder alternativ hierzu kann innerhalb der Gehäuse-Teilungsebene eine Dichtungsnut vorgesehen sein, welche das Absperrelement umläuft und bevorzugterweise an seinen Enden mit der das Absperrelement in einer Ebene quer zur Bewegungsrichtung umlaufenden Dichtung in Kontakt steht.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Betätigungsspindel einen Bund auf, über welchen sie relativ zum Gehäuse rotatorisch um ihre Längsachse gelagert ist. Dieser Bund kann hierbei von einem Lagergehäuse aufgenommen werden, welches vom eigentlichen Absperrarmaturen-Gehäuse beabstandet beziehungsweise getrennt ist. Auch kann das Lagergehäuse in der Ebene des Spindelbundes getrennt sein, so dass die jeweiligen Gehäusehälften die Spindel in je einer axialen Richtung festlegen.
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Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Die vorliegende Erfindung kann alle hierin beschriebenen Merkmale und Aspekte einzeln sowie in jedweder sinnvollen Kombination umfassen. Es zeigen:
- 1: eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Absperrarmatur;
- 2A: einen vertikalen Querschnitt durch die Absperrarmatur aus der 1 ;
- 2B: einen horizontalen Querschnitt durch die Absperrarmatur aus der 1;
- 3A: eine Gehäusehälfte der Absperrarmatur aus der 1 mit einem darin eingesetzten Absperrelement;
- 3B: eine Detailansicht der das Absperrelement umlaufenden Dichtung;
- 3C: eine Dichtbrille gemäß der vorliegenden Erfindung;
- 4A: Ansicht des erfindungsgemäßen Absperrelements von einer ersten Seite;
- 4B: Ansicht des erfindungsgemäßen Absperrelements von einer zweiten Seite;
- 4C: Querschnitt durch das erfindungsgemäße Absperrelement aus den 4A und 4B.
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Die 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Absperrarmatur gemäß der vorliegenden Erfindung. Als wesentliches Element umfasst diese ein zweiteiliges Gehäuse 1, welches im Wesentlichen in der Ebene des plattenförmigen Absperrelements 8 geteilt ist. Das Gehäuse 1 definiert mit seiner Innenwandung 3 einen Strömungsdurchgang 2, der unterhalb des Absperrelements 7 verläuft. Das Gehäuse 1 kann zu beiden Seiten über eine Flanschverbindung mit entsprechenden Abwasser-Rohrsegmenten (nicht gezeigt) verbunden werden.
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Oberhalb des Strömungsdurchgangs 2 weist die erfindungsgemäße Absperrarmatur eine Betätigungsmechanik für das plattenförmige Absperrelement 8 auf, welches quer zum Strömungsdurchgang 2 in diesen eingefahren und auch wieder aus diesem ausgefahren werden kann. Hierfür erstreckt sich das Absperrelement 8 aus dem Gehäuse 1 heraus und ist dort über die Spindelmutter 11 mit der Spindel 4 gekoppelt. Um eine rotatorische Betätigung der Spindel 4 an der Antriebsschnittstelle 5 in eine translatorische Bewegung des Absperrelements 8 zu überführen, weist die Spindel 4 unterhalb der Antriebsschnittstelle einen Gewindeabschnitt 6 auf, welcher mit der direkt am Absperrelement 8 verschraubten Spindelmutter 11 kämmt.
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Um das Absperrelement 8 gegenüber dem Gehäuse 1 abzudichten, ist eine Dichtbrille 17 vorgesehen, welche das Absperrelement 8 quer zu seiner Verfahrrichtung umläuft. Die Dichtbrille 17 ist dabei mit dem Gehäuse 1 verschraubt und hält somit eine zwischen Absperrelement 8 und Gehäuse 1 abdichtende Flachdichtung, im Dichtungsspalt 16.
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Der in der 2A zu sehende Querschnitt durch die erfindungsgemäße Absperrarmatur zeigt, dass die Betätigungsspindel 4 gegenüber dem Gehäuse 1 im Wesentlichen über einen Bund 22 gelagert wird, der von einem zweiteiligen Lagergehäuse 23 umgriffen wird und der Spindel 4 somit nur einen rotatorischen Freiheitsgrad um deren Längsachse L ermöglicht. Im Lagergehäuse 23 ist der Bund 22 mit Hilfe zweier oberhalb und unterhalb des Bundes vorgesehener Anlauf- bzw. Gleitscheiben gleitgelagert. Die Elemente zur Spindellagerung können so als einfache Laser- oder Wasserstrahlteile ausgeführt werden. Das Lagergehäuse 23 ist mittels nicht bezeichneter Stehbolzen vom Gehäuse 1 der Absperrarmatur beabstandet, wobei der Abstand zwischen den Stehbolzen so gewählt ist, dass sie zumindest auf einer Seite dem Lochbild genormter Antriebe entsprechen. Ferner sind die für die Stehbolzen vorgesehenen Gewinde im Gehäuse 1 nicht als Durchgangslöcher, sondern vielmehr als Sackgewinde ausgeführt. Somit können die Stehbolzen in das Gehäuse 1 eingeklebt werden, so dass Rost an deren Unterseite wirksam vermieden wird.
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Der 2A ist ferner zu entnehmen, dass die Oberfläche des Absperrelements 8 beim Ausfahren aus dem Gehäuse 1 zunächst die zu beiden Seiten des Absperrelements 8 in Taschen 19 des Gehäuses 1 gehaltene Abstreifelemente 18 passiert, welche Verschmutzungen und Ablagerungen von den Seitenflächen 14 des Absperrelements 8 abstreifen. Beim weiteren Ausfahren passiert die Oberfläche eine oberhalb der Abstreifelemente 18 angeordnete Dichtung 15, welche ebenso wie die Abstreifelemente 18 das Absperrelement 8 umfänglich kontaktiert und somit zwischen Absperrelement 8 und Gehäuse 1 abdichtet. Die Dichtung 15 ist wiederum durch die Dichtbrille 17 im Dichtungsspalt 16 eingeklemmt und kann über die Dichtbrille 17 aktiv in Anlage zum Absperrelement 8 gebracht werden, indem die Verschraubung der Dichtbrille 17 am Gehäuse 1 fester angezogen wird. Durch die vorgelagerten Abstreifelemente 18 werden etwaige Ablagerungen und Verschmutzungen von der Dichtung 15 ferngehalten, was deren Haltbarkeit verbessert.
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Die 2A zeigt einen horizontalen Querschnitt durch die Absperrarmatur in Höhe der Abstreifelemente 18. Es ist zu sehen, dass die zu beiden Seiten des Absperrelements 8 vorgesehenen Abstreifelemente 18 als einteilige Elemente ausgeführt sind, welche zwischen ihren Kontaktabschnitten und dem Gehäuse 1 elastische Federabschnitte aufweisen. Indem sich die federnden Abschnitte am Gehäuse 1 abstützen, kann eine gewisse Vorspannung der Abstreifelemente 18 erreicht werden, so dass diese stets am Absperrelement 18 anliegen.
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Wie schon bereits der 2A kann auch der 2B der Verlauf einer Dichtung 21 innerhalb einer das Absperrelement 8 umfänglich umlaufenden Dichtungsnut 20 entnommen werden, welche zwischen den Gehäusehälften 1A nach außen hin abdichtet.
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Ebenso wie die Dichtung 20 können auch die Abstreifelemente 18 durch Trennen der Gehäusehälften 1A gewechselt werden, wobei bei den Abstreifelementen 18 zusätzlich ein Austausch über die Gehäuseöffnung für das Absperrelement 8 denkbar wäre, nachdem das Absperrelement 8 entnommen wurde.
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In der 3A ist eine Gehäusehälfte 1A zu sehen, in welche die das Absperrelement 8 umlaufende Dichtungsnut eingearbeitet ist. Auch ist die Position der Abstreifelemente 18 zu erkennen, in welcher diese innerhalb des geschlossenen Gehäuses 1 zu liegen kommen.
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Wie später noch ausführlicher erläutertet werden wird, weist das Absperrelement 8 an seinen Kanten 13 eine erhöhte Dicke des Kunststoffmantels 7 auf, so dass das Absperrelement 8 sowohl an seinen beiden vertikalen Seitenkanten als auch an seiner konvex geformten unteren Kante direkt an der Innenwandung 3 des Gehäuses 1 abdichten kann, ohne dass hierfür zusätzliche Dichtelemente vonnöten wären. Dabei dienen die vertikalen Seitenkanten des Absperrelements 8 auch der Führung des Absperrelements 8 innerhalb des Gehäuses 1, wie auch der 2B zu entnehmen ist.
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Die 3B zeigt detaillierter, wie die beiden das Absperrelement 8 in unterschiedlichen Ebenen umlaufenden Dichtungen 21 und 15 zusammenlaufen können. Die in die Dichtungsnut 20 eingelegte und einen runden Querschnitt aufweisenden Dichtung 21 ragt dabei um einen gewissen Betrag in den Dichtungsspalt 16 für die Flachdichtung 15 hinein und kann somit in entsprechende Ausschnitte der Dichtung hineinragen und dort gegebenenfalls mit der Dichtung 15 verklebt werden. Die in der 3C gezeigte Flachdichtung 15 weist neben einem schlitzförmigen Durchgang für das Absperrelement 8 und Durchgangslöchern für die Verschraubung der Dichtbrille 17 in beiden Endbereichen runde Ausnehmungen für die Enden der Dichtung 21 auf.
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Die 4A und 4B zeigen das erfindungsgemäße Absperrelement 8 von verschiedenen Seiten mit und ohne eine Spindelmutter 11 und deren Befestigungselemente 12. Während die jeweils linken Abbildungen das frisch mit einem Kunststoffmantel 7 umgossene Absperrelement 8 von beiden Seiten zeigen, zeigen die jeweils rechten Abbildungen die Absperrelemente 8 mit der bereits mittels den Schrauben 12 am Absperrelement 8 befestigten Spindelmutter 11. Die vormals direkt nach der Entnahme aus der Gussform nicht mit dem Kunststoffmantel 7 überzogenen, blanken Haltebereiche 10 des Kerns 9 werden bei der Montage passgenau von der Spindelmutter 11 und deren Befestigungselementen 12 überdeckt und somit vor Witterungseinflüssen geschützt. Selbstverständlich ist es möglich, durch weitere Maßnahmen für einen zusätzlichen Korrosionsschutz in den Bereichen 10 zu sorgen.
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In der 4 ist ein horizontaler Querschnitt durch das Absperrelement 8 zu sehen, wobei der plattenförmige Kern 9 von einem Kunststoffmantel 7 derartig umhüllt ist, dass an beiden flachen Seitenflächen 14 des Absperrelements 8 die Manteldicke geringer ist als an beiden Kanten 13 im Querschnitt. Dabei kann auch die untere, konvexe Kante, wie auch die gerade, obere und horizontal verlaufende Kante des Absperrelements 8 eine ähnliche oder gleiche Manteldicke aufweisen, wie die seitlichen Kanten.
