DE1061586B - Absperrschieber mit einer Schiebersitzanordnung aus zwei teilweise miteinander verbundenen elastischen Dichtungsringen mit Verstaerkungsringen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Absperrschieber mit einer zusammengesetzten, in einer Kammer des Schiebergehäuses untergebrachten Schiebersitzanordnung aus zwei elastischen Dichtungsringen beiderseits der Schieberplatte, welche den Durchlaßkanal des Gehäuses umgeben, auf einem Teil ihres Umfanges durch eine elastische, der Schieberplatte in der Schließstellung als Auflage dienende Brücke in Verbindung stehen und am inneren Umfang mit starren Verstärkungsringen versehen sind, die durch an ihnen befindliehe seitliche Vorsprünge im Gehäuse gehalten werden. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Absperrschieber dieser Art, welche für Schleifstoffe enthaltende Medien benutzt werden und vorwiegend für Schlammhebeeinrichtungen für Ölbohrlöcher Verwendung finden. Absperrschieber, die unter solchen Betriebsbedingungen arbeiten, müssen in ihrer Schließstellung auch nach langer Gebrauchsdauer absolut dicht schließen. Außerdem sollen sie am Arbeitsplatz leicht instand gesetzt und im Bedarfsfälle in ihren Teilen ausgetauscht werden können. Die bekannten Absperrschieber der geschilderten Art erfordern eine dichte Passung, die in der Herstellung kostspielig ist. Kincr solchen bedarf es bei den Absperrschiebern gemäß der Erfindung nicht. Darüber hinaus ist der Einbau der Dichtsitzanordnung bei dem Absperrschieber gemäß der Erfindung erleichtert, und schließlich wird hier der Druck des abzusperrenden Mediums zur Abdichtung herangezogen ^;

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Dichtungsringe auf beiden radialen Außenflächen als elastische Ringrippen ausgebildete Dichtungsflächen tragen, die über die Breite der starren Verstärkungsringe hinausragen und von der Dichtungsringachse verschieden weit entfernt sind, wobei ein wesentlicher Teil des Umfanges der Dichtungsringe auf der Spindelseite bei allen Schiebersteilungen in radialer Richtung frei liegt und die Verstärkungsringe mit dem inneren Umfang der Dichtungsringe in Haftverbindung stehen.

Beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes sind in der Zeichnung dargestellt. Jn dieser zeigt

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt mit Teilen im Aufriß des Absperrschiebers gemäß der Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 1, aus dem sich Einzelheiten der Schieberplatte und ihres Zusammenwirkens mit der auswechselbaren elastischen Schiebersitzanordnung gemäß der Erfindung ergeben,

Fig. 3 eine schaubildliche Darstellung der aus dem Schiebergehäuse ausgebauten zusammengesetzten Schieber sitzanordnung,

Fig. 4 einen senkrechten Schnitt durch die ausgebaute Schiebersitzanordnung,

Absperrschieber

mit einer Schiebersitzanordnung

aus zwei teilweise miteinander

verbundenen elastischen Dichtungsringen

mit Verstärkungsringen

Anmelder:

Edward Valves, Inc.,
East Chicago, Ind. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Prinz, Patentanwalt,
München-Pasing, Bodenseestr. 3 a

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 18. August 1953

Bertram J, Milleville, Homewood, 111. (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden

Fig. 5 und 6 Schnitte nach den Linien 5-5 bzw. 6-6 der Fig. 4,

Fig. 7 eine Teilansicht im Schnitt bei einer anderen Ausführungsform der Schiebersitzanordnung,

Fig. 8 einen Schnitt nach der Linie 8-8 in Fig. 7,

Fig. 9 eine Teilansicht im Schnitt bei einer weiteren Ausführungsform der Schiebersitzanordnung,

Fig. 10 einen Schnitt nach Linie 11-11 in Fig. 9,

Fig. 11 eine Teilansicht im Schnitt bei einer weiteren Ausführungsform der Schiebersitzanordnung,

Fig. 12 einen Schnitt nach der Linie 12-12 der Fig. 11.

Fig. 13 einen Schnitt bei einer weiteren Ausführungsform der Schiebersitzanordnung und

Fig. 14 einen Schnitt nach der Linie 14-14 in Fig. 13.

Der Schieber nach Fig. 1 besteht aus einem eine Schieberkammer 38 enthaltenden Gehäuse 20, der Haube 22, der Antriebsspindel 24, der Schieberplatte 28 und der auswechselbaren Schiebersitzanordnung 30. Die Schieberkammer hat eine untere halbzylin-

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drische Fläche 40 und einen oberen verbreiterten Dichtungsringe bündig sind. Der Innendurchmesser. Teil 41. der Verstärkungsringe 130 und 134 ist im weserit-Die gegenüberliegenden, den Durchflußkanal um- liehen der gleiche wie der Durchmesser des Durchgebenden ringförmigen Endflächen 42 und 44 der flußkanals. Sie bilden daher eine Fortsetzung der Zu-Schieberkammer 38 sind parallel und senkrecht zur 5 und Abflußkanäle, wobei ihre unteren Teile wesent-Strömungsachse angeordnet und so bearbeitet, daß Hch über dem Niveau der Oberseite 125 der Brücke sie ebene glatte Sitzflächen für die Schiebersitzan- 124 liegen.

Ordnung 30 bilden. Der obere Teil der Kammer 38 Die Schultern 126 und 128 der Brücke sind mit den

geht in einen ringförmigen, die Haube 22 aufnehmen- Verstärkungsringen 130 und 134 nicht festhaftend

den Teil 46 über, welcher von einem flachen, bearbeite- io verbunden, so daß die Brücke 124 beim Schließen

ten ringförmigen Flansch 48 umgeben ist. die Haube oder Öffnen durch die Schieberplatte 28 frei zu-

22 ist auf ihrer Unterseite mit einem vorstehenden sammengedrückt wird und sich beim Öffnen wieder

Flansch 50 versehen, der in einer Aussparung 53 einen ausdehnen kann. Die Verstärkungsringe 130 und 134

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Gummidichtungsring 52 trägt, der in eingebautem Zu

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en Vorsprängen 136 die Didttungs- und Verstärungsinge ueinandr Sie fede jedoch nach dem

parallele, ebene Seitenflächen 112 und 114, eine bogen- „„. _r.„._e„. ».^ „.„„„.._a„ »..„ .„

förmig gekrümmte Unterseite 116 am spindelabge- kungsringe zueinander. Sie federn jedoch nach dem wandten Ende und eine gekrümmte Oberseite 118 am Vorbeigang an den Flächen 42 und 44 elastisch zuspindelseitigen Ende auf, deren Krümmungshalb- rück, wodurch die Vorsprünge 136 in den Aussparunmesser gleich sind, so daß der Außenumfang der 25 gen 138 gesichert werden. Die Vorsprünge 136 halten Schieberplatte durch einfaches einmaliges Abdrehen daher die gesamte Schiebersitzanordnung 30 ständig eines rechteckigen Blockes oder aus Stangenmaterial zwangläufig innerhalb des Schiebergehäuses. Soll die hergestellt werden kann. Die Schieberplatte 28 ist Schiebersitzanordnung aus dem Schiebergehäuse heran dem unteren Ende ihrer Spindel mittels einer ausgenommen werden, so werden die einander gegen-T-Schlitzverbindung 110 befestigt, um eine an sich 30 überliegcnden Ringteile zusammengedrückt, bis die bekannte begrenzte seitliche Bewegungsmöglichkeit Vorsprünge 136 von den ringförmigen Flächen 42 der Schieberplatte gegenüber der Spindel 24 zu und 44 im Schiebergehäuse freikommen. Die Vorschaffen. Sprünge 136 sind lediglich im oberen, dem Spindel-

Bei der bevorzugten, in den Fig. 1 bis 6 gezeigten antrieb zugewandten Teil der Verstärkungsringe an-

Ausführungsform sind gemäß der Erfindung bei der 35 geordnet. Dadurch wird ein leichteres Herausnehmen

Schiebersitzanordnung die beiden elastischen Dich- der .Schiebersitzanordnung gegenüber bekannten An-

tungsringe 120, 122 mit den zwei metallischen Ver- Ordnungen erreicht.

Stärkungsringen 130, 134 dauernd haftend verbunden. Die Schiebersitzanordnung ist innerhalb des

Die elastischen Dichtungsringe bestehen vorzugsweise Schiebergehäuses 20 gegen Drehung durch einen An-

aus synthetischem Gummi mit einer Durometerhärte 40 satz 139 an der Unterseite der Brücke 124 gesichert,

von etwa 70. Die Härte des verwendeten Gummis Der Ansatz greift in eine entsprechende Aussparung

kann bis zu einem gewissen Grad erhöht oder ver- 140 in der Mitte der Unterseite der Schieberkammer

mindert werden, wobei die obere Grenze durch die 38. Zur Abstützung der Unterseite der Brücke 124

Formbarkeit und die untere Grenze durch die Festig- und des Ansatzes 139 ist eine starre Platte oder

keitsanforderungen bestimmt wird. Die beiden elasti- 45 Schale 142 aus Metall oder einem anderen harten

sehen Dichtungsringe 120, 122 stehen in üblicher Werkstoff vorgesehen, die vorzugsweise mit dem

Weise in Abstand voneinander und haben einen Mittelteil der Brücke 124 festhaftend verbunden ist

Außendurchmesser, der im wesentlichen gleich dem- und einen Mittelteil 144 hat, der den Ansatz 139 um-

jenigen der ringförmigen Flächen 42 und 44 der gibt.

Schieberkammer 38 ist, und einen Innendurchmesser, 50 An der Außenfläche jedes Dichtungsringes 120 und

der wesentlich größer ist als der Durchmesser des 122 ist eine axial abstehende Ringrippe 150 im

abzusperrenden Durchlaßkanals. Die Dichtungsringc wesentlichen in der Mitte zwischen innerem und

120 und 122 sind unten durch eine mittig angeordnete äußerem Durchmesser der Dichtungsringe ausgebil-

sichelförmigc Brücke 124 verbunden, deren untere det. Die Ringrippen wirken mit den benachbarten

Fläche der Form der Unterseite 40 der Schieber- 55 Flächen 42 und 44 des Schiebergehäuses zusammen,

kammer und die obere Fläche 125 der Brücke im An den inneren gegenüberliegenden Flächen der Dich-

wesentlichen der Form der Unterseite 116 der Schie- tungsringe 120 und 122 sind in der Nähe ihres Außen-

berplatte angepaßt ist. umfanges axial vorstehende Ringrippen 152 von halb-

Die Oberseite 125 der Brücke 124 liegt unterhalb kreisförmigem Querschnitt ausgebildet, die an ihren

des Niveaus des Bodens des Durchlaßkanals " "
oberhalb des Niveaus der Innenfläche des unteren
Schnitts der Dichtungsringe 120 und 122, so dai

mit diesen sichelförmige radiale Schultern 126 uuu io\j an neu r laenen u unu -*-* anliegen, isi uci j-lu-

128 bildet. Die mit den elastischen Dichtungsringen stand zwischen den Innenflächen der Ringrippen 152

120 und 122 festhaftend verbundenen gleichen Ver- 65 etwas geringer als die Breite der Schieberplatte 28,

Stärkungsringe 130 und 134 aus gehärtetem Stahl so daß die Ringrippen 152 mit den benachbarten

haben vorzugsweise im wesentlichen die gleiche Seitenflächen der Schieberplatte ständig in Berührung

axiale Breite wie die Dichtungsringe, so daß ihre stehen.

flachen inneren und äußeren radialen Flächen im In der voll geöffneten Stellung des Schiebers ist

wesentlichen mit den Innen- bzw. Außenflächen der 70 die Unterkante der Schieberplatte 28 mit dem Innen-

durchmesser der Verstärkungsringe 130 und 134 im wesentlichen bündig, so daß die Vorsprünge 136 in der Außenfläche dieser Ringe mit den entsprechenden Aussparungen 138 im Schiebergehäuse im Kingriff gehalten werden. Wenn kein Strömungsmitteldruck wirksam ist, so ist die selbstausfluchtende Schieberplatte zwischen den Dichtungsringen 120 und 122 im wesentlichen zentriert, wobei die Seiteuflächen der Schieberplatte annähernd die in Fig. 5 durch die Bezugslinic 160 gezeigte Lage einnehmen und die Ring- : rippen 150 und 152 zusammengedrückt werden, um einen anfänglichen Dichtungskontakt zwischen der Schieberplatte und den Ringrippen 152 und dem Schiebergehäuse und den Ringrippen 150 zu bilden. Wenn unter Druck stehendes Strömungsmittel dem Schiebergehäuse zugeführt wird und die Schieberplatte dem Staudruck und dem statischen Druck des StrÖmungsmittcls ausgesetzt ist, so verlagert sich diese wegen der T-SchHtzverbindung 110 in der Strömungsrichtung, bis die abströmseitige Fläche der ; Schieberplatte an der benachbarten Fläche des Verstärkungsringes 134 anliegt, wobei die Ringrippen 152 und 150 voll in ihre Dichtungslage zusammengedrückt werden. Wenn die Schieberplatte sich in ihrer Schließstellung befindet, liegt ihre untere bogenförmig gekrümmte Fläche 116 voll an der Oberseite der Brücke 124 auf, wobei die letztere in voll dichtende Berührung mit der Unterseite der Schieberplatte gedrückt wird. Da die Schultern 126 und 128 der Brücke 124, wie bereits erwähnt, nicht mit den benachbarten Seitenflächen der Verstärkungsringe 130 und 134 festhaftend verbunden sind, kann das Zusammendrücken der Brücke ohne die Gefahr erfolgen, daß der Gummi an diesen Stellen reißt. Immer wenn der Druck des Strömungsmittels anfänglich nur auf einer Seite der geschlossenen Schieberplatte wirksam wird, entsteht ein Druckunterschied zwischen ihrer anströmseitigen und abströmseitigen Fläche sowie über die Ringrippe 152 am anströmseitigen Dichtungsring 120. Da sich die Ringrippe 152 am Außenumfang des Dichtungsringes 120 befindet, hat sie keine Abstützung gegen Verwindung nach außen und kann sich bei sehr geringem Druckunterschied nach außen verwinden. Es wurde in der Praxis festgestellt, daß ein Druckunterschied von 1,76 kg/cm² ausreicht, die Dichtung an dieser Stelle aufzuheben, so daß eine begrenzte Einströmung des Strömungsmitteis in das Schieber gehäuse oberhalb der Schieberplatte erfolgen kann, welche für das Füllen und Unterdrucksetzen dieser Kammer erforderlich ist. Infolge dieser absichtlich vorgesehenen Einströmung auf der Anströmseite wird nach einer sehr begrenzten Flüssigkeitsströmung am anströmseitigcu Dichtungsring vorbei im wesentlichen der volle Leitungsdruck auf die Außenfläche des abströmseitigen Dichtungsringes 122 wirksam. Da die Ringrippe 152 am abströmseitigen Dichtungsring 122 durch die Abströmseite der Schieberplatte voll zusammengedrückt und gegen Verwindung nach innen sowohl durch ihre Lage am Außenumfang des abströmseitigen Dichtungsringes als auch durch ihre Berührung mit der Schieberplatte abgestützt ist, wird sie unmittelbar durch den zugeführten Strömungsmitteldruck in dichtende Berührung mit der Abströmseite der Schieberplatte gedrückt, wodurch die primäre Dichtungswirkung, welche durch das Zusammendrücken der elastischen Ringrippe durch die Schieberplatte bewirkt wurde, erhöht wird.

Es sei bemerkt, daß die Abdichtung im Gegensatz zu vielen bekannten Vorrichtungen ohne volle mechanische Abstützung der Sitzanordnung erreicht wird.

Obwohl die Ringrippe 150 in einem gewissen Grade die Abdichtung verstärkt, besteht ihr Hauptzweck darin, das Entstehen einer anfänglichen Dichtwirkung entweder während der Schließbewegung der Schieberplatte oder während des Auftretens des anfänglichen Druckunterschiedes beiderseits der Schieberplatte 28 zu gewährleisten, wenn der Strömungsmitteldruck bei geschlossenem Schieber wirksam wird. Das Entstehen einer anfänglichen Dichtwirkung ist von besonderer Wichtigkeit für die Schaffung eines tropfdichten Verschlusses, wenn der austromseitige Druck nicht ausreichend groß ist, um eine abströmseitige Berührung der Schieberplatte mit dem Verstärkungsring 134 herbeizuführen. Durch einen tropfdichten Verschluß auf der Abströmseite bei allen Drücken von Null bis zum Höchstdruck wird eine Verunreinigung der sich gegenseitig berührenden Abdichtflächen der Schieberplatte 28 und des Dichtungsringes 134 mit durch das Strömungsmittel mitgeführten Schleifstoffteilchcn wirksam auf ein Mindestmaß herabgesetzt.

Hierbei ist zu erwähnen, daß eine Bewegung der Schieberplatte in Abströrnrichtung durch ihre unmittelbare Berührung mit dem Verstärkungsring 134 begrenzt ist, der sich auf die metallische Abstützfläche 44 des Schiebergehäuses abstützt. Die Gummidichtungsringc dienen daher im wesentlichen nicht zur Abstützung, sondern wirken nur als echte Dichtungs-

■ teile. Die Aufteilung der Abstützung^- und Dichtungsfunktionen zwischen den starren und den elastischen Teilen der zusammengesetzten Schiebersitzanordnung ermöglichen daher die Ausnutzung jedes Teiles mit maximalem Wirkungsgrad.

Die in Fig. 7 bis 14 gezeigten Schiebersitzanordnungen sind in ihrer Konstruktion und Funktion dem vorangehend beschriebenen gleich, mit Ausnahme der Mittel für das Verhindern einer Drehbewegung mit Bezug auf das Schiebergehäuse. Bei der in Fig. 7 und 8 gezeigten Ausführungsform ist ein nicht abgestützter Gummiansatz 170 vorgesehen, der in einer entsprechenden Aussparung 172 mit flachem Grund im Schiebergehäuse sitzt. Bei der in den Fig. 9 und 10 gezeigten Konstruktion ist die Brücke festhaftend mit einem blockfÖrmigen metallischen Verriegelungsstück 174 verbunden, das in eine entsprechende Aussparung 176 am Boden des Schiebergehäuses eingreift. Bei der in den Fig. 11 und 12 gezeigten Ausführungsform ist ein Stahlkeil 178 von

■ halbrundem Querschnitt vorgesehen, der mit dem Schiebergehäuse verschweißt ist und in eine Nut 180 in der Brücke eingreift.

Nach den Fig. 13 und 14 ist eine Flatte 182 vorgesehen, die durch Lochschwcißung bei 184 mit dem

ι Schiebergehäuse verbunden und mit einer flachen Oberseite 186 zur Anlage an einer entsprechenden ebenen Fläche 188 an der Brücke versehen ist. Obwohl alle diese Konstruktionen so beschaffen sind, daß eine relative Drehbewegung zwischen der Schiebersitzanordnung und dem Schiebergehäuse selbst bei langer (Gebrauchsdauer verhindert wird, ist die in Fig. \ gezeigte Konstruktion wegen ihres überlegenen Wirkungsgrades in Verbindung mit einem einfachen Aufbau und niedrigen Herstellungskosten bevorzugt.

Claims (2)

PATENTANSPRf) CHE:

1. Absperrschieber mit einer zusammengesetzten, in einer Kammer des Schiebergehäuses untergebrachten Schiebersitzanordnung aus zwei elasti-ι sehen Dichtungsringen beiderseits der Schieber-

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platte, welche den Durchflußkanal des Gehäuses 3. Absperrschieber nach Anspruch 1, dadurch umgeben, auf einem Teil ihres Umfanges durch gekennzeichnet, daß die elastischen Rippen mit den eine elastische, der Schieberplatte in der Schließ- elastischen Ringen aus einem Stück bestehen,
stellung als Auflage dienende Brücke in Verbin- 4. Absperrschieber nach den Ansprüchen 1 und 3, dung stehen und am inneren Umfang mit starren 5 dadurch gekennzeichnet, daß die der Schieber-Verstärkungsringen versehen sind, die durch an platte zugewandten Rippen nahe dem äußeren Umihnen befindliche seitliche Vorsprünge im Gehäuse fang der Dichtungsringe angeordnet sind,
gehalten werden, dadurch gekennzeichnet, daß die 5. Absperrschieber nach einem der vorhergehen-Dichtungsringe auf beiden radialen Außenflächen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die als elastische Ringrippen ausgebildete Dichtungs- io Vorsprünge an den starren Verstärkungsringen flächen tragen, die über die Breite der starren lediglich im oberen, dem Spindelantrieb zuge-Verstärkungsringe hinausragen und von der Dich wandten Teil der Verstärkungsringe angeordnet tungsringachse verschieden weit entfernt sind, sind.

wobei ein wesentlicher Teil des Umfanges der 6. Absperrschieber nach einem der vorhergehen-

Dichtungsringe auf der Spindelseite bei allen 15 den Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Metall-

Schiebcrstellungen in radialer Richtung frei liegt schale oder -platte, die haftend an dem Außen-

und die Verstärkungsringe'mit dem inneren Um- umfang der Sitzanordnung gegenüber dem mit der

fang der Dichtungsringe in Haftverbiudung stehen. Endfläche der Schieberplatte zusarnmenarbeiten-

2. Absperrschieber nach Anspruch 1, dadurch den Teil angebracht ist.

gekennzeichnet, daß die elastische Brücke außen 20

einen starren Ansatz trägt, der mit dem Boden

der Kammer des Schiebergehäuses zum Vorhin- In Betracht gezogene Druckschriften:

dem einer Drehung der Sitzanordnung im Ein- Deutsche Patentschrift Nr. 736 861;

griff steht. britische Patentschrift Nr. 693 257.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

S 9Ü9 5T7/231 7.59