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Schieberventil Die Erfindung betrifft ein Schieberventil mit einem
an einer Ventilspindel befestigten Schieberkörper, der an gegenüberliegenden, dem
Ventilgehäuse zugewandten Seiten mit je einer Ringnut versehen ist, in welcher zwei
Sitzringe axial beweglich gelagert sind, die zwischen sich einen an der Innenwand
des Ventilgehäuses anliegenden Dichtring halten, wobei der Spalt zwischen dem Boden
der Ringnut und dem inneren Sitzring dem Flud frei zugänglich ist, der Durchmesser
der äußeren mit einem Dichtring versehenen zylindrischen Fläche des inneren Sitzrings
größer ist als ider wirksame Dichtungsdurchmesser des Dichtrings, der Maximalabstand
zwischen dem Ventilschieber und der Innenwand des Ventilgehäuses kleiner ist als
die Tiefe der Ringnut, in welcher die Sitzringe angeordnet sind, die Dicke der durch
die beiden Sitzringe gebildeten Einheit geringer ist als der Abstand des Bodens
der sie aufnehmenden Ringnut von der Innenwand des Ventilgehäuses, in Betriebsstellung
die stromab gelegenen Sitzringe auf dem Grund ihrer Ringnut aufliegen und im Boden
der Ringnut eine die Sitzringe gegen die Innenwand des Ventilgehäuses drängende
Feder angeordnet ist. Derartige Schieberventile dienen zum Absperren von Leitungen
großen Querschnitts.
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Ein Schieberventil dieser Gattung ist in der französischen Patentschrift
1259 225 beschrieben. Um bei diesem Ventil die Sitzringe am Schieberkörper zu befestigen
und eine Verlagerung der Sitzringe aus ihrer Arbeitsstellung zu verhindern, werden
bei diesem Ventil durch die Sitzringe Schrauben hindurchgesteckt und in den Schieberkörper
eingeschraubt. Um nicht die Beweglichkeit der Sitzringe zu beeinträchtigen und um
ein gewisses »Schwimmen« der Sitzringe zu erlauben, müssen die verwendeten Schrauben
so lange gewählt werden bzw. dürfen die Schrauben nur so weit in den Schieberkörper
eingeschraubt werden, daß die Schraubenköpfe nicht auf dem äußeren Sitzring aufliegen
und sich die Sitzringe noch ein gewisses Maß entlang der Schrauben bewegen können.
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Trotzdem ist die Verwendung von Schrauben der vorgenannten erwünschten
»Schwimm«-Charakteristik abträglich, zumal es einerseits schwierig ist, die Schrauben
so einzustellen, daß die Sitzringe eine gleichmäßige Beweglichkeit erhalten, und
andererseits nicht einfach ist, die Bohrungen in den Sitzringen so auf die Bohrungen
im Schieberkörper auszurichten, daß die Bohrungen genau fluchten und die Sitzringe
nicht an den Schrauben klemmen. Da sich die Schrauben auch durch Schwingungen lockern
können, bei einer Überholung des Schiebers zu fest angezogen werden können und dann
die Bewegungen der Sitzringe behindern und weiterhin bei einem Vorstehen die Ventilkörperarbeitsflächen
beschädigen können, ist die bekannte Ausführung von Schieberventilen insgesamt sehr
nachteilig und störanfällig.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schieberventil zu schaffen,
das die vorgenannten Nachteile nicht mehr aufweist, bei dem eine unbehinderte Bewegung
der Sitzringe möglich ist und das einfach aufgebaut und wirtschaftlich herstellbar
ist sowie eine überlegene Funktionscharakteristik aufweist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei dem eingangs
beschriebenen Schieberventil die beiden Sitzringe durch eine Schraube miteinander
verbunden sind, die mit den freien Oberflächen der Sitzringe abschließt.
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Die Erfindung ist in der nachstehenden Beschreibung an Hand der Zeichnungen
näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäß ausgestaltetes
Schieberventil entsprechend der Linie 1-1 der F i g. 2, F i g. 2 eine Vorderansicht
des gleichen Schieberventils, F g. 3 eine vergrößert gezeichnete Vorderansicht des
Ventils gemäß F i g. 1 und 2 und F i g. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 der
Fig.3.
Das in den F i g. 1 und 2 dargestellte Schieberventil trägt
die allgemeine Bezugszahl 10. Das Ventilgehäuse 11 besteht aus zwei Stirnplatten
12 und einem dazwischen befindlichen Gehäuseteil 13. Wie dargestellt ist,
bestehen die Stirnplatten 12 aus schweren Stahlplatten und das Gehäuseteil
13 aus einem. länglichen, im allgemeinen ovalen Teil, der direkt als Oval
oder zunächst als Kreis geformt und anschließend zum Oval ausgereckt wird. Die Kanten
der Stirnplatten 12 ragen über den Umfang des Gehäuseteils 13 hinaus und weisen
Bolzendurchlässe 14 und Gewindelöcher 15 auf.
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Die Gehäuseteile 12 und 13 werden mittels die Bohrungen 14 durchsetzender
Bolzen 16 und auf sie aufgeschraubte Muttern 17 zusammengeklammert. Einige die Stirnplatten
12 in ihrem unteren Teil durchsetzende Bolzen bilden zusammen mit - nicht
dargestellten und - in die Gewindelöcher 15 eingeschraubten Zapfen ,einen Bolzenkreis
zum Anflanschen der benachbarten, abgedrehten Außenflächen der Stirnplatte 12 an
zugehörige, nicht dargestellte Naben, Flansche oder Rohrenden. In Sacklöcher in
den Stirnplatten 12 eingesetzte Zapfen 18 dienen einerseits der Lagenzuordnung der
Gehäuse 12 und 13 während des Zusammenbaus und weiterhin, insbesondere soweit es
an den Gehäuselängswänden angeordneten Zapfen-betrifft, dazu, das Gehäuseteil 13
zu versteifen und gegen Auswärtsbiegen infolge hohen Innendrucks zu sichern. Wie
die Figuren zeigen, weist das Gehäuseteil 13 beiderseits eine ringförmigeAufnahmenut
19 für eine O-Ring-Abdichtung 19 a auf. Weitere, ähnliche Abdichtungen sind auch,
wie dargestellt, zwischen verschiedenen anderen Teilen der Konstruktion vorhanden.
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Das Gehäuseteil 13 hat auf der Oberseite einen Block
20, der einen Durchlaß 25 als Gleitsitz für eine bei 27 an einen Schieberkörper
28 angelenkte Ventilspindel 26 aufweist. Diese Ventilspindel 26
ragt
nach oben durch ein Joch 29 und wird in geeigneter Weise, z. B. mittels Handrad,
Kegelgetriebe oder hydraulischer Mittel zwecks Auf- und Abbewegens des Schieberkörpers
betätigt.
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Es können auch andere Schieberbetätigungsmittel als die angegebenen
angewendet werden. Beispielsweise kann auch ein Hebel benutzt werden, der an Stelle
der Ventilspindel 26 am Schieberkörper befestigt ist und mit Hilfe einer
die eine Stirnplatte 12 durchsetzende Kurbel betätigt wird.
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Wie insbesondere aus den F i g. 3 und 4 ersichtlich ist, weist der
Schieberkörper 28 auf beiden Arbeitsflächen je eine- Ringnut 35 auf, in denen je
ein innerer Sitzring 36 und ein äußerer Sitzring 37
untergebracht sind.
(Die Begriffe »innerer« und »äußerer« Sitzring werden auch zuweilen umgekehrt, weil
in radialer Beziehung Sitzring 36 gegenüber Sitzring 37 außen liegt. Zwecks leichterer
Schilderung wird aber im vorliegenden Fall Sitzring 36 als der »innere« und Sitzring
37 als der »äußere« Sitzring bezeichnet.) Wie F i g. 4 zeigt, ist der innere Sitzring
im Querschnitt L-förmig gestaltet und weist an seinem nach außen ragenden Teil öder
Arm 36a eine nach innen vorspringende Lippe 38 auf. Eine entsprechende Gegenlippe
39 befindet sich am äußeren Sitzring 37. Der Zwischenraum zwischen Arm 36 a des
inneren Sitzringes 36 und äußerem Sitzring 37 reicht zur Aufnahme eines nachgiebigen
O-Ringes 40, der zwar von den Lippen 38 und 39 eingeschlossen wird, aber
aus der so geschaffenen Nut herausragen kann. Dieser O-Ring 40 und andere, hier
erwähnte Ringe dieser Art können aus Natur- oder Kunstgummi oder aus irgendeinem
Kunststoff, wie etwa Polyamid oder Polytrifluorchloräthylen, bestehen.
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Wie man weiterhin erkennen kann, weist jeder innere Sitzring 36 auf
seiner Außenfläche eine ringförmige Aufnahmenut 41 für einen O-Ring
42 auf, der die Abdichtung nach dem benachbarten Schieberabschnitt hin schafft.
Weiterhin zeigen die Figuren, daß der Schieberkörper 28 in passenden Abständen sich
nach der einen oder anderen Nut 35 hin öffnende Ausbohrungen 43 aufweist, in die
je eine Druckfeder 44 eingespannt ist, wodurch die Sitzringe 36 und 37 nebst O-Ringen
40 von der Schiebermittelebene weg nach außen gedrängt werden. Durch diesen ständigen
Auswärtsdruck wird eine wirksamere Abdichtung nach den Stirnplatten 12 hin bewirkt.
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Nach früherer Praxis würden nun durch die einzelnen Sitzringe 36,
37 Schrauben hindurchgesteckt und in den Schieber eingeschraubt werden, um die Sitzringe
36, 37 und die O-Ringe 40 in Stellung zu halten. Tatsächlich hat man im Hinblick
auf den die Sitzringe 36, 37 und die O-Ringe 40 verlagernden Auswärtsdruck
der Federn und des Fluds diese Maßnahme für erforderlich gehalten.
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Es wurde festgestellt, daß dies nicht erforderlich ist. Vielmehr werden
in jedem äußeren Sitzring 37 Konusöffnungen 50 und in jedem inneren Sitzring 36
entsprechende Gewindelöcher 51 vorgesehen, wobei letztere völlig durch die Sitzringe
36 hindurchreichen können, sofern die Sitzringe nicht hoch genug sein sollten. Die
gegenseitige Lage der Konusöffnungen 50 und der Gewindelöcher 51 ist derart abgestimmt,
daß sie durch Drehen der beiden Sitzringe 36 und 37 je paarig in Deckung gebracht
werden können.
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Man nimmt nun Schrauben 52 mit konischem Kopf und Gewindeschaft 54
solcher Stärke, daß jede Schraube 52 durch eine Konusöffnung 50 hindurchgesteckt,
in das zugehörige Gewindeloch 51 eingeschraubt und festgezogen werden kann, ohne
daß sie mit ihrem Schaftende über die Innenfläche des inneren Sitzringes 36 hinaussteht.
Die Sitzringe 36, 37 werden also miteinander, nicht aber mit dem Schieber verschraubt.
Die Ausmaße der Konusöffnungen 50 und Gewindelöcher 51 sowie der Schrauben 52 sind
so abgeglichen, daß die fest angezogenen Schrauben mit ihren Köpfen 53 versenkt
liegen und dadurch irgendwelche Vorsprünge vermieden werden. An Stelle von Flachkopfschrauben
der beschriebenen Art können auch Rundkopfschrauben verwendet werden, wobei die
Konusöffnungen 50 durch Öffnungen mit flachem Boden ersetzt werden.
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Wird der Schieberkörper 28 mit schwimmenden, durch Druckfedern 34
nach außen gedrängten Sitzringen 36, 37 mit Stirnplatten 12 vereinigt und zusammengeklammert,
so bleiben die Sitzringe 36 und 37 nebst zugehörigem O-Ring 40 in sicher
verklammerter Stellung und werden weder von den Druckfedern 34 noch durch Druckunterschiede
innerhalb des Ventils außer Stellung gebracht, obwohl sie nicht am Schieberkörper
28 befestigt sind. Dies wird durch den Klemmeffekt der Stirnplatten 12 bewirkt,
obwohl während des öffnens und Schließens des Schiebers große Teile der Sitzringe
von den Stirnplatten
12 freikommen und sich daher verlagern könnten.
Es stellte sich heraus, daß die Druckkräfte auf der Abstromseite des Schiebers die
inneren und äußeren Sitzringe voneinander zu trennen versuchen, man sie aber durch
gegenseitiges Befestigen in Stellung halten kann, ohne daß sie am Schieberkörper
befestigt zu werden brauchen.
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Wenn auch die Erfindung im Vorstehenden an Hand eines Schieberventils
mit maschinell bearbeiteten Bauteilen beschrieben wurde, dessen Ventilgehäuse aus
miteinander verschraubten Platten und Ringkörper besteht, läßt sie sich auch auf
Schieberventile anderer Art, etwa verschweißtem oder gegossenem Gehäusekörper, anwenden.
Die Erfindung eignet sich auch für andere Ventilarten, z. B. Kugelventile, und auch
für die Unterbringung von Sitzringen und nachgiebigen Abdichtungsringen im Ventilgehäuse.
Die Sitzringe können auch durch andere Mittel als die dargestellten Schrauben, beispielsweise
mittels ineinandergreifender Eigengewinde, miteinander verschraubt werden.
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Somit wurde eine neuartige Ventilkonstruktion beschrieben, die ein
wirksames Abdichtungsmittel in Form von Sitzringen aufweist, die im beweglichen
oder stationären Ventilteil gehaltert sind, ständig frei schwimmend arbeiten und
dabei trotzdem in ihrer Stellung sicher eingeklemmt sind.