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Die Erfindung betrifft einen Drehschieber mit einem ringförmigen Gehäuse,
an dem Anschlußstutzen abnehmbar befestigt sind, die zusammen mit dem Gehäuse eine
Kammer zur Aufnahme des drehbaren Kükens und zweier die Durchlaßkanäle der Anschlußstutzen
umgebender ringförmiger Sitzkörper bilden, wobei die Sitzkörper in Ringnuten der
Anschlußstutzen liegen und wobei die Innenflächen des Gehäuses und der Anschlußstutzen
sowie das Küken mit einem im wesentlichen inerten Auskleidungsmaterial überzogen
sind, das mit diesen Bauteilen formschlüssig verbunden ist. Das inerte Auskleidungsmaterial
hat hierbei den Zweck, die einzelnen Bauteile gegenüber dem Angriff korrodierender
Medien, die von der durch den Drehschieber geregelten Leitung geführt werden, zu
schützen.
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Solche korrodierende Medien liegen in der chemischen und petrochemischen
Industrie, aber' auch auf anderen Anwendungsgebieten, häufig vor. Man hat versucht,
den Angriff der korrodierenden Medien auf die Rohrleitungswände sowie die Schieberbauteile
durch Auskleidungen der Rohrleitungsinnenwand sowie durch die erwähnten Auskleidungen
der Drehschieberbauteile zu verhindern, jedoch konnten die bisherigen Konstruktionen
noch nicht restlos befriedigen. Bei einer bekannten Konstruktion bestehen die Auskleidungen
aus Überzügen aus Tetrafluoräthylen, welche auf die Innenwand der Anschlußstutzen
sowie auf das Küken aufgezogen sind. Diese Auskleidungen decken hierbei die in die
Ringnuten der Anschlußstutzen eingelegten elastischen Dichtungsringe ab, so daß
diese Dichtungsringe nicht ohne Zerstörung der Auskleidung aus den Ringnuten herausgenommen
und ausgewechselt werden können. Weiter hat eine solche Konstruktion den Nachteil,
daß infolge der notwendigen Nachgiebigkeit des Dichtungsringes das Auskleidungsmaterial,
welches ja in dichtende Anlage an das Küken gedrückt werden muß, zahlreichen Verformungsvorgängen
im Laufe des Betriebes unterworfen ist. Es treten daher Dauerbrüche in diesem Auskleidungsmaterial
auf, so daß das aggressive, in der Leitung strömende Medium in Berührung mit den
metallischen Teilen des Ventilgehäuses gelangen kann. Das Medium kriecht in den
entstehenden Spalt zwischen dem metallischen Ventilteil und der Auskleidung hinein
und hebt diese immer mehr von dem zu schützenden Metallteil ab. Da bei der bekannten
Konstruktion in den Wänden der Anschlußstutzen Öffnungen für den Abzug von zwischen
der Auskleidung und dem Metallteil eingeschlossener Luft vorgesehen sind, besteht
die Gefahr, daß das korrodierende Medium durch diese Abzugsöffnungen austritt. Dadurch
entsteht zusätzlich eine Gefahrenquelle.
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Die Erfindung setzt sich zur Aufgabe, diese Nachteile zu vermeiden
und besteht im wesentlichen darin, . daß die Ringnuten ebenfalls mit inertem Material
ausgekleidet sind, wobei dieses Auskleidungsmaterial zwischen der Anschlußstutzenwand
und den aus inertem Material bestehenden Sitzkörpern liegt, so daß die Sitzkörper
austauschbar sind. Die Sitzkörper können somit ohne Zuhilfenahme eines Werkzeuges
und ohne Beeinträchtigung der Auskleidung schnell und einfach ausgewechselt werden,
so daß die hierfür nötige Arbeitszeit gegenüber der bekannten Konstruktion wesentlich
herabgesetzt werden kann. Da während eines solchen Sitzkörperaustausches die Leitung
stillgelegt werden muß, bedingt jede Herabsetzung der für die nötigen Servicearbeiten
nötigen Zeit auch eine Steigerung der Wirtschaftlichkeit der gesamten Anlage.
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Vor allem aber wird durch die Erfindung vermieden, daß das Material
der Auskleidung die elastischen Verformungen des Sitzkörpermaterials mitmachen muß.
Es kommt daher nicht mehr zu Dauerbrüchen des Auskleidungsmaterials, so daß die
Lebensdauer der Auskleidung wesentlich gesteigert wird, zumal bei der erfindungsgemäßen
Konstruktion die Auskleidungen der Ringnuten für die Sitzkörper und des Kugelkükens
nicht aufeinander beim Öffnungs- bzw. Schließvorgang des Drehschiebers gleiten,
wie dies bei der bekannten Konstruktion der Fall ist. Durch entsprechende Wahl des
Materials der Auskleidungen einerseits und des Materials der inerten Sitzkörper
anderseits kann ohne weiteres die auftretende, durch die Reibung bei der öffnungs-
bzw. Schließbewegung des Kükens bedingte Abnutzung vom Sitzkörpermaterial aufgenommen
werden, ohne daß an der Auskleidung des Kükens ein wesentlicher Verschleiß auftritt.
Dadurch braucht die Auskleidung nicht oder nur selten, verglichen mit der bekannten
Konstruktion, erneuert zu werden, was einerseits die hierfür nötigen Kosten senkt,
andererseits vermeidet, daß dadurch Betriebsunterbrechungen entstehen.
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In der Zeichnung ist ein Vertikalschnitt durch ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung schematisch dargestellt.
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Der Drehschieber 10 hat ein zylindrisches Gehäuse 12, an dessen Enden
zwei Anschlußstutzen 14 mittels Schrauben 18 befestigt sind, die durchgehende öffnungen
20 eines Flansches 22 jedes Stutzens 14 und durchgehende Öffnungen 23 des Gehäuses
12 durchsetzen.
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Gehäuse 12 und die beiden Anschlußstutzen 14 sind innen mit einem
korrosionsbeständigen Auskleidungsmaterial überzogen, z. B. mit einem organischen
Kunststoff, insbesondere einem Fluorkohlenstoffpolymer, z. B. Polytetrafluoräthylen
oder fluoriertem Äthylenpropylen. Diese Materialien ermöglichen eine Förderung der
meisten korrodierenden Medien und machen eine zusätzliche Schmierung überflüssig,
da sie selbstschmierend sind. Die Dicke der Auskleidung ist den vorliegenden Gegebenheiten
anzupassen. Für ein Kugelküken von 51 mm hat sich z. B. eine Auskleidung in der
Dicke von 2,4 mm bewährt.
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Jeder der beiden Anschlußstutzen 14 ist mit einem nach einwärts gerichteten
ringförmigen axialen Flansch 15 versehen, dessen überzogene Fläche passend an der
überzogenen Innenfläche 17 des Gehäuses 12 anliegt, so daß die Anschlußstutzen mit
dem Gehäuse fluchten.
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Zwischen den Wänden der Anschlußstutzen 15 und der benachbarten konischen
Fläche 21 bzw. 21' des Gehäuses liegen Dichtungsringe 19 bzw. 19' aus chemisch inertem
Material, deren Querschnitt im entspannten Zustand größer ist als jener der ringförmigen
Aussparung, in der sie angeordnet sind. Die Dichtungsringe 19, 19' liegen daher
unter Druck an den Wänden an und bewirken eine hermetische Abdichtung der Stutzen
gegenüber dem Gehäuse, wenn die Schrauben 18 angezogen werden. Die Anschlußstutzen
bilden zusammen mit dem Gehäuse eine Kammer 24, die mit einem Durchlaß 26 in jedem
der Stutzen in Verbindung steht. Jeder Stutzen ist an seinem dem Gehäuse 12 entgegengesetzten
Ende zum Anschluß an eine mit einer Auskleidung 36 versehene Rohrleitung 31 ausgebildet.
Beispielsweise kann dies
mittels eines Flansches 28 erfolgen,
der mit einer Reihe von Löchern 30 versehen ist, die von Schrauben 38 durchsetzt
werden, die den Flansch 28 mit einem Flansch 29 der Rohrleitung 31 zusammenspannen.
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Die Auskleidung 32 der Innenflächen des Gehäuses 12 und der Stutzen
14 kann durch bekannte Verfahren hergestellt werden. Zum Beispiel können Schläuche
aus dem verwendeten Kunststoff vor dem Zusammenbau des Drehschiebers in das Gehäuse
und in die Anschlußstutzen eingeführt und dann der Einwirkung von Wärme und Druck
ausgesetzt werden, so daß das Material an die Innenflächen der zu überziehenden
Bauteile angeformt wird. Ein weiteres Verfahren besteht darin, den Bauteil in einer
entsprechenden Form anzuordnen und diese mit feinkörnigem Kunststoffmaterial zu
füllen, welches hierauf erwärmt und unter Druck gesetzt wird, so daß das Kunststoffmaterial
schmilzt und eine feste, undurchlässige Masse bildet, die die gewünschte Gestalt
aufweist. Um zu vermeiden, daß die Auskleidung sich von den Innenwandungen des Gehäuses
bzw. der Anschlußstutzen löst, sind hinterschnittene Ringnuten 34 in diesen Innenwandungen
vorgesehen, die vom Material der Auskleidung ausgefüllt sind. Wie die Zeichnung
zeigt, ist die Auskleidung 32 nach außen gezogen, so daß sie einen Teil der Flansche
28 bedeckt und an der entsprechend über die Flansche 29 gezogenen Auskleidung 36
der Rohrleitung 31 anliegt. Das Auskleidungsmaterial der Anschlußstutzen wird um
den ringförmigen Axialflansch 15 und einen Teil des Flansches 22 herumgeführt und
durch Anlage an der Auskleidung des Gehäuses 12 in seiner Lage gehalten.
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In jedem der Anschlußstutzen 14 ist um die Durchlaßöffnung
26 herum eine Ringnut 39 für einen Sitzkörper vorgesehen. Die Auskleidung 32 wird
in diese Ringnut 39 hineingeformt und gegen Lösen von der Innenwand des Anschlußstutzens
durch eine hinterschnittene axiale Ringnut 41 und eine hinterschnittene radiale
Ringnut 43 in der Wand jedes der Anschlußstutzen 14 gehalten. In diese Ringnuten
41 bzw. 43 ist das Auskleidungsmaterial hineingeformt. In jeder ausgekleideten Ringnut
39 liegt lose ein im wesentlichen chemisch inerter ringförmiger Sitzkörper
40 bzw. 40'.
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In der Schieberkammer 24 ist das kugelförmige Küken 42 zentrisch angeordnet,
das an den Sitzkörpern 40, 40' dichtend anliegt. Ein Durchlaß 44 des
Kükens 42 fluchtet in der Offenstellung des Drehschiebers mit dem Durchlaß
26 jedes Anschlußstutzens 14. Die Wand des Durchlasses 44 weist ebenfalls mehrere
hinterschnittene Ringnuten 49 auf, die durch die Auskleidung 47 aus chemisch inertem
Material ausgefüllt sind. Im oberen Teil des Kükens 42 ist eine Mitnahrneöffnung
45 ausgebildet, die mit einer nicht steigenden Schieberspindel zwecks Verdrehung
des Kükens zusammenwirkt. Auch die Mitnahmeöffnung 45 ist durch das Auskleidungsmaterial
ausgekleidet. Dadurch wird die Auskleidung formschlüssig mit dem Küken verbunden,
so daß sie sich nicht von der Kükenwand lösen kann. Das Auskleidungsmaterial für
das Küken ist vorzugsweise dasselbe wie jenes für das Gehäuse und die Anschlußstutzen,
kann jedoch in Sonderfällen davon abweichen.
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Das Gehäuse 10 ist außen mit einer Nabe 48 versehen, die eine Bohrung
50 hat, die eine Schieberspindel 52 und eine Dichtung aufnimmt. Die Spindel
52 ist gleichfalls mit Auskleidungsmaterial überzogen und wird durch einen mit dem
Gehäuse 10 einstückig ausgebildeten Ringflansch 54 gehalten, dessen Öffnung
56 sie durchsetzt. Die Auskleidung des Gehäuses erstreckt sich auch über die Innenwände
der Bohrung 50 und des Flansches 54. In der Bohrung 50 ist eine hinterschnittene
Ringnut 51 ausgebildet, die ein Lösen der Auskleidung von der Wand verhindert.
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Die Spindel 52 hat einen zylindrischen Teil 58,
einen
erweiterten Ringflansch 60 und einen abgeflachten Mitnehmerteil 62. Alle diese Teile
sind mit dem Auskleidungsmaterial überzogen. Die Stellung der Schieberspindel 52
wird auf einer Anzeigescheibe 64 angezeigt, die durch eine schwache Feder 65 gehalten
wird. Auf die Spindel ist ein Bedienungshandgriff 66 aufgesetzt. Es könnte jedoch
auch eine nicht von Hand zu bedienende Betätigungseinrichtung, z. B. mechanischer,
elektrischer, hydraulischer Art usw. für die Betätigung des Drehschiebers vorgesehen
sein. Der Mitnehmerteil 62 der Spindel 52 ist drehfest in die ausgekleidete Mitnahmeöffnung
45 des Kükens 42 eingesetzt.
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Die Spindel 52 ist so in die Bohrung 50 eingesetzt, daß eine obere
Absetzung 72, die vom überzogenen Flansch 60 gebildet wird, an der unteren Stirnfläche
74 des Flansches 54 des Gehäuses 12 anliegt. Dadurch wird die Spindel in der Bohrung
50 formschlüssig gehalten und eine überlastung der Spindeldichtung verhindert. Diese
Dichtung weist zwei Dichtungshalteringe 75, 76 auf, zwischen die mehrere Dichtungsringe
mit V-Querschnitt eingelegt sind, die die Schieberspindel52 umgeben und sie gegenüber
dem Gehäuse 12 abdichten. Die obere Stirnfläche 80 des unteren Halteringes 76 und
die untere Stirnfläche 82 des oberen Halteringes 75 sind hierbei so ausgebildet,
daß sie sich in ihrer Form an die V-Form des Querschnittes der Dichtungsringe anpassen.
Die Halteringe 75, 76 sowie die Dichtungsringe 78 bestehen zweckmäßig aus
chemisch inertem Material, z. B. Polytetrafluoräthylen.
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Die Spindel 52 ist von einem Druckring 84 umgeben, der auf die obere
Fläche des oberen Halteringes 75 drückt. Dadurch werden die Dichtungsringe flacher,
so daß die Abdichtung verbessert wird. über dem Druckring 84 liegt eine Kappe
86, die unten einen Konus 88 aufweist, der auf einen Konus des Druckringes
84 paßt, wodurch letzterer genau zentriert wird. Die Kappe ist durch Verdrehung
nicht dargestellter Einstellschrauben verstellbar, wodurch der Druckring 84 abwärts
gedrückt und somit die Dichtung nachgestellt werden kann.
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Die Spindel 52 hat einen Mitnehmer 62, der im Querschnitt rechteckig
ausgebildet ist. Der Mitnehmer steht mit der Mitnahmeöffnung 45 des Kükens 42 derart
in Verbindung, daß das Küken in seiner Schließstellung relativ zur Spindel
52 beweglich ist. Die Mitnahmeöffnung 45 des Kükens ist ebenfalls ausgekleidet
und mit vertikalen parallelen Seitenflächen 90 ausgebildet, die die parallelen Flächen
92 des Mitnehmers 62 gleitend führen. Die flächige Anlage des Mitnehmers an den
Seitenflächen der Mitnahmeöffnung gewährleistet eine gute Verteilung des bei der
Öffnungs- bzw. Schließbewegung des Kükens auftretenden Druckes, so daß eine Verformung
und damit eine übermäßige Abnutzung des Auskleidungsmaterials verhindert wird. Die
senkrecht zur Achse der Durchtrittsöffnung des Kükens gemessene Breite der Mitnahmeöffnung
45 ist etwas größer als jene des
Mitnehmers 62 der Spindel 52, so
daß in der Schließstellung des Kükens das Küken durch den Leitungsdruck etwas zur
Abflußseite hin bewegt werden kann. Hierbei legt es sich fest abdichtend an den
abflußseitigen Sitzkörper 40 an. Da die Auskleidung der den Sitzkörper aufnehmenden
Ringnut nicht zwischen Küken und Sitzkörper liegt, sondern zwischen Sitzkörper und
den Wänden der ihn aufnehmenden Ringnut, macht -die Auskleidung diese Bewegung nicht
mit und wird daher geschont.
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Zweckmäßig ist die Mitnahmeöffnung 45 an ihrem oberen Ende durch Abschrägungen
etwas verbreitert ausgebildet, so daß sich das Küken 42 in der Schließstellung gegenüber
der Spindel 52 ein wenig um eine Achse drehen kann, die zum Kükendurchlaß
senkrecht steht. Dadurch können kleine Fluchtfehler zwischen dem Sitz und dem Küken
aufgenommen werden.
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Die Wirkungsweise ist wie folgt: Es sei angenommen, daß die Leitung,
in welcher der Drehschieber 10 angeordnet ist, nicht unter Druck steht und der Drehschieber
sich in seiner Offenstellung befindet, in weicher der Durchlaß 44 des Kükens
42 mit den Durchlässen 26 fluchtet. Hierbei ist das Küken 42 in der
Schieberkammer 24 durch leichte Anlage an beiden Sitzringen 40 zentriert. Beginnt
das Fördergut aus der einen oder anderen Richtung zuzuströmen, so tritt es in die
Schieberkammer 24 ein und durchsetzt den Durchlaß 44, wobei das Küken in seiner
vorstehend beschriebenen zentrierten Stellung verbleibt.
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Bei der `Überführung des Kükens 42 aus der Schließ- in die Offenstellung
wird mittels des Bedienungsgriffes 66 die Spindel 52 verdreht, die über ihren Mitnehmer
62 das Küken in die Offenstellung dreht. Beginnt der Durchstrom des Mediums durch
den Durchlaß 44 des Kükens 42, so wirken auf das Küken bis auf das am Drehschieber
liegende Druckgefälle keine Leitungskräfte ein, die das Küken abflußseitig zu verlagern
trachten. Der bisher zusammengedrückte, abflußseitige Sitzkörper 40 dehnt
sich daher aus seiner zusammengedrückten Lage aus, wobei er das Küken 42 stromaufwärts
in eine im wesentlichen zentrische Stellung in der Schieberkammer bewegt. Das Küken
erreicht hierbei wieder den zustromseitig angeordneten Sitzkörper 40, an
welchen es dichtend anliegt. Bei der Überführung des Kükens aus der Offenstellung
in die Schließstellung finden die beschriebenen Vorgänge in umgekehrter Reihenfolge
statt. Das Küken wird hierbei stromabwärts verlagert und drückt den abstromseitig
angeordneten Sitzkörper 40 zusammen, wodurch die Dichtung verbessert wird. Diese
Zusammendrückung bleibt jedoch auf die in der diesen Sitzring aufnehmenden Ringnut
liegende Auskleidung ohne schädliche Einwirkung.
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Da das Küken gegenüber der Spindel begrenzt relativ verschieblich
ist, werden auf die Spindel keine Seitenschübe ausgeübt, die eine übermäßige Abnutzung
der Dichtungen der Spindel verursachen würden.
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Während der Drehbewegung des Kükens 42 berührt dieses nur die Sitzkörper
40, doch findet keine Berührung zwischen dem Küken und dem Material der Auskleidung
der Anschlußstutzen statt. Dadurch wird diese Auskleidung geschont.
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Sind die Sitzkörper 40 abgenutzt, so braucht lediglich die
Schraubverbindung 18 gelöst zu werden, worauf die Anschlußstutzen vom Gehäuse trennbar
sind. Die Sitzkörper 40 können nun einfach aus ihren Ringnuten herausgenommen werden,
ohne daß hierbei die Auskleidung 32 der Ringnuten beeinträchtigt wird.