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Schieber mit einem längs- oder drehbeweglichen Verschlußstück Die
Erfindung betrifft einen Schieber mit einem längs- oder drehbeweglichen Verschlußstück,
das gegen das Gehäuse mindestens auf der einen Seite durch einen elastischen, den
Druckflußkanal des Gehäuses umgebenden Ring abgedichtet ist, der in einer Aussparung
der Gehäusewandung sitzt und eine Metallarmierung hat. Die Erfindung besteht darin,
daß die Metallarmierung, die neben der Aussparung an der Wandung des Gehäuses anliegt,
den elastischen Stoff des Dichtungsringes in eine mit einem Ringvorsprung am Verschlußstück
anliegende erste Masse und eine an der Fläche der Tasche anliegende zweite Masse
unterteilt und Löcher hat, durch welche die zweite Masse bei Verschleiß der ersten
Masse federnd nachrücken und diese ersetzen kann.
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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung ist nicht nur in bekannter
Weise erreicht, daß ein kritischer Überdruck im Gehäuse selbsttätig herabgesetzt
und daß der verformbare Dichtring durch seine Metallarmierung gegen Ausblasen gesichert
ist; darüber hinaus ist der Vorteil erzielt, daß bei Abnutzung der Dichtungswerkstoff
selbsttätig nachrückt und somit die Abnutzung ausgleicht.
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Wie die Erfindung sich ausführen läßt, ist an Hand von Beispielen
erläutert, die in den Zeichnungen dargestellt sind.
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Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt eines senkrecht geschnittenen Absperrschiebers,
der mit einer erfindungsgemäßen Dichtung ausgerüstet ist; Fig. 2 eine räumliche
Darstellung der Vorderansicht einer Ausführungsart des Dichtungsteiles; Fig. 3 eine
räumliche Darstellung einer abgewandelten Ausführungsart des Dichtungsteiles; ein
Teil des nachgiebigen Dichtungswerkstoffes ist aufgeschnitten, um die Konstruktionseinzelheiten
zu verdeutlichen; Fig. 4 einen Schnitt durch einen Bereich des Dichtungsteiles von
Fig. 2 in vergrößertem Maßstab; Fig. 5 eine schaubildliche Darstellung des Durchganges
mit dem Dichtungsteil für einen Betriebszustand, bei dem der Zuflußdruck größer
ist als der Gehäusedruck; Fig. 6 eine Darstellung entsprechend Fig. 5 für einen
Betriebszustand, bei dem Zufluß- und Gehäusedruck gleich sind; Fig. 7 eine Darstellung
entsprechend Fig. 5 für einen Betriebszustand, bei dem der Zuflußdruck kleiner ist
als der Gehäusedruck; Fig. 8 einen vereinfachten Schnitt durch einen Drehschieber,
in den eine erfindungsgemäße Dichtung eingebaut ist.
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Im Innern des Schiebergehäuses 14 nach Fig. 1 befindet sich eine Schieberkammer
22, die zur Aufnahme des beweglichen Verschlußstückes 24 bestimmt ist. Das Verschlußstück
24 ist in Form einer flachen Metallplatte ausgeführt und weist einen Durchgang 26
auf, der in Deckung mit dem Schieberdurchgang 16 bis 18 gebracht werden kann, um
dem Arbeitsmittel den Weg durch den Schieber freizugeben. Bei geschlossenem Absperrschieber
wird der Durchgang 16 bis 18 durch den massiven Teil 28 versperrt (Fig. 1). An der
Oberseite ist das Verschlußstück 24 beispielsweise mit einer Spindel 30 verbunden
und kann durch diese in der bekannten Weise gehoben oder gesenkt werden.
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Der Durchgang 16 bis 18 ist beiderseits der Schieberkammer
22 eingedreht, um Sitze 32 für die Dichtungsteile 10 zu schaffen. Diese Sitze sind
konzentrisch zur Mittellinie des Durchganges 16 bis 18 angeordnet. Jedes der Dichtungsteile
besteht aus einem Stanzteil 34 aus Metall, das als Stützrahmen dient und von einem
nachgiebigen Dichtungsring 36 umschlossen wird. Das Stanzteil 34 hat die Form einer
rechteckigen flachen Platte, deren Rückseite an der Wandung der Schieberkammer
22 angrenzend an den Sitz 32 anliegt. Entlang der beiden Längsseiten
der Platte sind abgewinkelte Schienen 38 angeordnet, die als Führung für das Verschlußstück
24 dienen. In der Mitte des Stanzteiles
34 befindet sich
eine kreisförmige Öffnung 40;
die sich genau mit dem Durchgang 16 bis 18 des
Schiebers deckt. Der die Öffnung 40 umgebende Metallrand ist nach rückwärts abgeschrägt
und zur flachen Oberfläche des Stanzteiles 34 zurückgewölbt, wodurch eine
verbreiterte Wandung der Öffnung 40 geschaffen wird. Dieses Tei142 des Stanzteiles
weist annähernd die Form eines nach vorn geneigten J auf und wird dementsprechend
in den nachstehenden Ausführungen als J-förmiges Teil bezeichnet. Es ist dazu bestimmt,
in die Dichtungssitze 32 einzugreifen. Die beschriebene J-förmige Gestalt macht
ein Anbringen einer Einspringnute an der Oberfläche des Gehäuses, wie sie im allgemeinen
zur Aufnahme des Dichtungswerkstoffes verwendet wird, überflüssig. Das rückwärts
geneigte Teil bildet den Schenkel 44, die Wandung der Öffnung 40 dagegen
wird durch den Haken 46 getrennt. Um die gesamte Öffnung 40 herum ist der
Schenkel 44 mit in Abstand voneinander angeordneten Öffnungen 48 versehen. Der nachgiebige
Werkstoff des Dichtungsringes 36 wird über das J-förmige Teil 42 in der Weise gestülpt,
daß ein. bestimmtes Teil 50 dieser Dichtungsmasse in den Sitz zwischen dem Schenkel
und dem Haken des Teiles 42 zu liegen kommt. Das Teil 50 des Dichtungsringes endet
in ein vorspringendes Teil 52, das um ein weniges über die Oberfläche des
Stanzteiles 34 hinausragt. Der das vorspringende Teil 52 umgrenzende Bereich
des Dichtungsringes ist dagegen zur Oberfläche des Stanzteiles leicht zurückgesetzt.
Ein weiteres Teil 54 des Dichtungsringes befindet sich an der Rückseite des Schenkels
44 und läuft in einen Wulst 58 aus, der dazu bestimmt ist, in die Innenkante des
Sitzes 32 zu greifen. Dieser Wulst 58 wird dadurch im Preßsitz gegen die parallel
zum Durchgang liegende Wandung des Sitzes 32 gedrückt. Ein weiteres Teil 56 schließlich
umspannt die Öffnung 40. Die beiden größeren Teile 50 und 54 des Dichtungsringes,
die sich an beiden Seiten des Schenkels 44 befinden, wirken als Druckdichtung, wie
im folgenden noch eingehend darzulegen ist. Falls es erwünscht ist, kann die Vorderseite
des Dichtungsringes, also das Teil 50, vollkommen hart sein und eine dementsprechend
hohe Abnutzfestigkeit aufweisen, die Rückseite ist dann jedoch aus einem verhältnismäßig
weichen und leicht verformbaren Werkstoff auszuführen, der nahezu wie eine Flüssigkeit
reagiert (Fig. 4). Der Grad der Verformbarkeit dieses Teiles 54 wird weitgehend
durch den auf diesem Teile lastenden Druck sowie durch die Breite des zu überbrückenden
Spaltes bestimmt. Mit anderen Worten ausgedrückt heißt dies, daß der Dichtungswerkstoff
so weich sein muß, daß er sich an die Wandung des Sitzes 32 und an den Haken des
J-förmigen Abschnittes 42 anschmiegt und darüber hinaus durch die Öffnungen 48 gepreßt
wird. Der durch die öffnun- ; gen 48 hindurchgetretene Dichtungswerkstoff übt einen
Gegendruck auf das Oberflächenteil 50 des Dichtungsringes aus, wodurch die mit der
Zeit auftretende Abnutzung der Oberfläche ausgeglichen wird. Der nachgiebige Dichtungsring
ist lediglich an der Oberfläche des Schenkels 44 und um den Haken 46 herum auf dem
Stanzteil34 befestigt (Fig. 4), um ihm eine gewisse Bewegungsfreiheit zu geben.
Die Verbindung des rückwärtigen Teiles des Dichtungsringes schützt diesen gegen
ein Herauspressen in den Durchgang, wenn der Schieber geöffnet wird, und dementsprechend
auch gegen ein Abklemmen beim Schließen des Schiebers. Falls es sich als zweckmäßig
erweist, kann der nachgiebige Dichtungsring ebensogut auch mit der gesamten Oberfläche
des von ihm umschlossenen Bereiches des Stanzteiles verbunden werden.
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Da das Dichtungsteil so gestaltet werden kann, daß keine Kante des
Stanzteiles 34 die Sitzflächen 32 überlappt, ist es möglich, das Stanzteil wesentlich
leichter auszuführen, als es normalerweise sein rnüßte, wenn es den Druck direkt
auf das Gehäuse zu übertragen hätte. Es wird nämlich durch diese Gestaltung die
Reibungsabnutzung auf das Stanzteil beschränkt, und es ist einfacher, das Dichtungsteil
zu ersetzen, als das Gehäuse nachzuarbeiten.
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In Fig. 2 ist zusätzlich zu den abgewinkelten Schienen 38, die von
den Längsseiten des Stanzteiles wegstreben, eine in der gleichen Richtung abgewinkelte
Lasche 60 dargestellt, die als Anschlag für das Verschlußstück 24 dient, wenn dieses
so gestaltet ist, daß es beim Schließen des Schiebers nicht durch den Durchgang
16 bis 18 hindurch in eine Schieberkammer 22 eintritt, sondern auf dem Boden des
Durchganges aufliegt. Die Schienen 38 müssen ausreichend hoch bemessen sein, so
daß sie die Dichtungsteile bei geöffneter Schieberstellung voneinander getrennt
halten. Beim Zusammenbau des Schiebers, dessen Verschlußstück nicht durch den Durchgang
hindurchtritt, muß zunächst ein Dichtungsteil eingesetzt und dann leicht gedreht
werden. Das andere Dichtungsteil wird in annähernd gleichem Winkel in entgegengesetzter
Richtung gedreht, damit die Schienen beider Dichtungsteile aneinander vorbeigeführt
werden können. Ist der zweite Sitz eingebaut, so werden beide Dichtungsteile in
ihre Ausgangsstellung zurückgedreht, und das Verschlußstück kann eingesetzt werden.
Im übrigen ist das in Fig. 2 dargestellte Dichtungsteil in jeder Beziehung gleich
dem in dem Schieber von Fig.1 verwendeten. In Fig. 3 dagegen sind keine Führungsschienen
an den Kanten des Dichtungsteiles vorgesehen. Diese spezielle Ausführungsart ist
für den Einbau in bereits hergestellte Absperrschieber bestimmt,. da sich bei ihnen
der Einsatz von Stangenmaterial als Führung als zweckmäßiger erweist.
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Um den Zusammenbau eines Absperrschiebers, der mit einer Schieberkammer
22 versehen ist (Fig.1), zu erleichtern, ist es wünschenswert, die Schienen 38 lediglich
an einem Dichtungsteil anzubringen, da bereits das Verschlußstück 24 die beiden
einander gegenüberstehenden Dichtungsteile 10-10 im Abstand 11 und die Schienen
38 lediglich als Führung dienen.
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Die in Fig.4 dargestellte Dichtung weist einen Wulst 58 an einer der
rückwärtigen Kanten auf, der als Führungsdichtung wirkt. Bereits bei einem geringen
Druck auf diesen Bereich wird ein Preßsitz mit den Sitzflächen 32 erreicht und eine
Abdichtung hergestellt. Es ist jedoch auch ohne diesen Wulst 58 eine ausreichende
Pressung des nachgiebigen Dichtungswerkstoffes gegen die Wandung des Sitzes sowie
eine sofortige Auflage der Dichtung zu erreichen.
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Das Verhalten der Dichtungsteile bei den verschiedenen Betriebsbedingungen
ist in Fig,. 5 bis 7 veranschaulicht. In allen Darstellungen ist die linke Rohrleitungsseite
16 die Zufiußseite. Fig. 5 verdeutlicht das Verhalten des Schiebers für einen Betriebszustand,
bei dem der Zuflußdruck größer ist als der Gehäusedruck, der Gehäusedruck wiederum
größer oder gleich dem Abflußdruck ist. Es ist zu sehen, daß das Verschlußstück
24 in Richtung auf die Abflußseite geschoben und die abflußseitige Dichtung in ihren
Sitz 32 gepreßt wird, wobei eine Abdichtung um den Umfang des
Sitzes
32 zustande kommt. Da sich die Oberfläche des Verschlusstückes 24 gleichfalls
in dichter Auflage mit der Oberfläche des Dichtungsteiles 10 befindet, kann
keine Urdichtigkeit oberhalb der Öffnung 40 sowie an der Oberfläche des Schiebers
24 entstehen. Gleichzeitig hat das Arbeitsmittel auf der Zuflußseite die zuflußseitige
Dichtung 10 in ihren Sitz und in Auflage an das Verschlusstück 24 gepreßt,
wodurch gleichfalls eine Urdichtigkeit an der Oberfläche des Verschlusstückes
24 um die Öffnung 40 herum verhindert wird. Der Wulst 58 wird
gegen die parallel zum Durchgang gerichtete Wandung des Sitzes 32 gedrückt
und damit ein Durchtreten des zufließenden Arbeitsmittels um die Rückseite der Dichtung
10 unmöglich gemacht.
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Fig. 6 verdeutlicht einen Betriebszustand, bei dem Zufluß- und Gehäusedruck
gleich und beide Druckwerte größer als der Abflußdruck sind. Es ist zu erkennen,
das die abflusseitige Dichtung 10 wiederum in ihren Sitz 32 und das Verschlusstück
24 in fester Auflage an die Dichtungsoberfläche gepreßt wird, so das ein Hindurchtreten
des Arbeitsmittels zwischen dem nachgiebigen Dichtungswerkstoff und seinem Sitz
10 sowie durch die Öffnung 40 über die Oberfläche des Verschlusstückes
24 unmöglich ist. Die zuflußseitige Dichtung befindet sich in einem mehr oder weniger
neutralen Zustand, es ist jedoch ein ausreichender Kontakt zwischen dem vorspringenden
Teil 52 auf der Oberfläche der Dichtung 10 und der Oberfläche des Verschlusstückes
vorhanden, um eine Abdichtung auf der Oberfläche des Verschlusstückes 24 um die
Öffnung 40 herum zu bewirken. Gleichfalls liegt der Wulst 58 fest genug in
dem Sitz, um im Falle eines Druckabfalles im Gehäuse abzudichten.
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Fig. 7 stellt einen Betriebszustand dar, bei dem der Zuflußdruck kleiner
als der Gehäusedruck, jedoch größer als der Abflußdruck ist. Auch bei diesen Druckverhältnissen
wird wie bei den beiden vorangegangenen Betriebszuständen die abflusseitige Dichtung
in ihren Sitz gedrückt, so das sie sowohl um die Öffnung 40 herum als auch
um die Rückseite der Dichtung das Arbeitsmittel am Durchtreten hindert. Die Rückseite
der zuflußseitigen Dichtung wird ebenfalls in den Sitz gepreßt und ein Durchtreten
des Arbeitsmittels um das Dichtungsteil verhindert. Das vorspringende Teil
52 der zuflußseitigen Dichtung liegt gleich einem Kissen auf der Oberfläche
des Verschlusstückes 24. Steigt nun der Druck in dem Gehäuse um einen bestimmten
Wert über den Zuflußdruck an, so wird der Kontakt zwischen dem vorspringenden Teil
52
und der Oberfläche des Verschlusstückes kurzfristig unterbrochen (angedeutet
durch unterbrochene Linien in Fig. 7), und es kann ein Druckausgleich stattfinden.
Auf diese Weise wird das Entstehen eines Überdruckes im Gehäuse vermieden. Nach
dem Druckausgleich wird der Kontakt zwischen der Dichtung und dem Verschlusstück
wieder hergestellt. Bei den bereits gemäß der Erfindung ausgeführten Absperrschiebern
wurde diese Druckdifferenz, bei der ein Druckausgleich in der Zuflußseite des Rohrleitungssystems
und dem Gehäuse stattfindet, überprüft, und es hat sich ergeben, das dieser Wert
bei annähernd 3,5 kg/crnQ Druckunterschied liegt. Dieser Druckunterschied kann jedoch
durch entsprechende Gestaltung der Bauformen verändert werden. Durch diese Anordnung
ist die Gefahr ausgeschaltet, das ein kritischer Überdruck im Gehäuse entsteht,
wenn das in ihm eingeschlossene Arbeitsmittel durch Sonneneinstrahlung oder auf
andere Weise erwärmt wird und sich ausdehnt. Bei dem dargestellten Absperrschieber
(Fig.1), dessen Verschlusstück durch den Durchgang hindurch in eine Schieberkammer
22 eintritt, schließen die Dichtungsteile 10 die Öffnung 40 auch dann ab,
wenn der Schieber geöffnet ist.
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Die vorstehenden Ausführungen bezogen sich auf den Einsatz eines gemäß
der Erfindung verbesserten Verschlusstückes eines Absperrschiebers. Das Dichtungsteil
kann jedoch auch in eine Reihe weiterer Schieberbauformen eingebaut werden. So zeigt
z. B. Fig.8 ein gemäß der Erfindung ausgeführtes Dichtungsteil 80 in Verbindung
mit einem Drehschieber 82.
Das Dichtungsteil 80 entspricht genau dem
bereits beschriebenen Dichtungsteil 10 und besteht aus einem Stanztei184,
das von einem nachgiebigen Dichtungsring 86 umschlossen wird. Die Oberfläche des
Stanzteiles 84 ist der Form des entsprechenden Kükens 88
angepaßt,
dessen Form zylindrisch, konisch oder kugelförmig sein kann. Wie bei dem Dichtungsteil
10
ist auch hier der Rand des Stanzteiles, der den Durchgang 90 umgibt,
so gebogen, das er den umgebenden nachgiebigen Dichtungswerkstoff 86 stützen
kann. Die Formgebung kann gleich der des Dichtungsteiles 10
sein. Dementsprechend
ist auch die Wirkungsweise beider Dichtungsteile die gleiche. An die Stelle der
Gleitbewegung des Verschlusstückes tritt allerdings eine Drehbewegung des Kükens.