DE1291956B

DE1291956B - Absperrventil bzw. -schieber mit einem Absperrglied aus mehreren Bauteilen

Info

Publication number: DE1291956B
Application number: DEE29464A
Authority: DE
Inventors: Power Basil Dixon
Original assignee: Edwards High Vacuum International Ltd
Current assignee: Edwards High Vacuum International Ltd
Priority date: 1964-06-08
Filing date: 1965-06-05
Publication date: 1969-04-03
Also published as: US3352535A; GB1089272A

Description

Die Erfindung betrifft ein Absperrventil bzw. einen Absperrschieber aus mehreren, vorzugsweise zwei Bauteilen, von denen das erste der vollen Druckdifferenz standzuhalten vermag und das zweite ein flaches Teil ist, das relativ zum ersten Teil begrenzt axial bzw. senkrecht bewegbar und außerdem mit Druckausgleichsöffnungen versehen ist, so daß sich kein Differenzdruck an seinen gegenüberliegenden Seiten ausbilden kann; dabei ist das zweite Teil derart gelagert, daß es eine Dichtung gegen einen Ventilsitz anpressen kann, und sind Antriebs- und Getriebemittel zur seitlichen Verschiebung des Absperrgliedes vorgesehen.
Soll ein Absperrventil der vorgenannten bekannten Art als Ventil oder als Schieber für sehr hohe Nennweiten, z. B. zwischen 300 und 900 mm verwendet werden, so ist die auf das Absperrglied wirkende Belastung außerordentlich hoch und müssen die Antriebs- und Getriebemittel zur Betätigung des Absperrgliedes sehr stark und kompakt ausgebildet werden, um das Absperrglied in seine Dichtstellung zu bewegen. Dabei kommt es darauf an, daß die Dichtung während der Bewegung des Absperrgliedes keinen zu hohen Beanspruchungen, z. B. durch Reibung, unterworfen ist.
Diesen Anforderungen genügt die bekannte Ausführung der USA.-Patentschrift 3130 952 nicht. Bei dem in dieser Veröffentlichung beschriebenen Hochdruckschieber wirkt eine Platte mit einer innerhalb einer Aussparung eines Schiebergliedes verschiebbaren Dichtung zusammen. Eine derartige verschiebbare Dichtung kann unter Umständen noch bei Hochdruckventilen mit geringer Nennweite ausreichend wirksam sein, ist jedoch für Hochvakuumventile und andere Ventile großer Nennweite ungeeignet, da entweder zuviel Schmiermittel benötigt würde oder die Dichtung zu hohem Verschleiß ausgesetzt wäre.
Bei der bekannten Ausbildung ist es auch nachteilig, daß die Dichtung beim Verschieben des Absperrgliedes durch Federn gegen die gegenüberliegenden Wände des Schiebergehäuses gedrückt wird, so daß die so beanspruchten Teile der Dichtung einem außerordentlich hohen Verschleiß unterworfen sind. Für eine solche Abdichtung wird außerdem überdruck benötigt, so daß diese Ausbildung zur Verwendung bei Vakuumventilen erst recht ungeeignet ist.
Die Erfindung bezweckt, die vorgenannten übelstände von bekannten Ventilen in der Weise zu beheben, daß diese auch für große Nennweiten und auch für Vakuumventile ohne Schwierigkeit angewendet werden können und gleichwohl die Betätigungseinrichtung in einer relativ leichten Bauweise ausgeführt werden kann.
Ähnliche Vorteile werden gemäß der Erfindung gegenüber denjenigen bekannten Absperrventilen angestrebt, bei denen die Absperrplatte mittels eines Hebezeugs in ihre Schließstellung bewegt wird, das außerhalb der durch sie zu versperrenden Durchtrittsöffnung angeordnet ist. Am Ende der Bewegungsbahn des Hebezeugs wird die Absperrplatte durch einen Anschlag angehalten, während das Hebezeug, z. B. eine Laufkatze, noch eine kurze Strecke weiterläuft, um der Absperrplatte eine senkrecht zu der Oberfläche gerichtete Bewegung zu erteilen, die von dem Hebezeug aus mittels Schwenkgelenken, Steuernocken od. dgl. auf die Absperrplatte übertragen wird. Durch diese Axialbewegung wird ein in der Oberfläche befindlicher Dichtring gegen die Dichtfläche der Durchtrittsöffnung gepreßt.
Dieser Bewegungs- und Abdichtvorgang bedarf somit umständlicher Antriebs- und Steuermittel und hat sich in der Praxis außerdem insbesondere bei Ventilen mit großer Nennweite nicht als zuverlässig erwiesen, zumal die in solchen Fällen auf die Absperrplatte und den Bewegungsmechanismus wirkende Belastung bereits dann sehr groß wird, wenn das Ventil - z. B. bei Hochvakuumventilen - gegen eine Druckdifferenz von etwa nur 1 at geschlossen wird. Diese hohe Belastung kann dazu führen, daß die Absperrplatte sich verformt, wenn sie nicht durch sehr starke Glieder des Bewegungsmechanismus abgestützt wird. Diese Notwendigkeit erhöht wiederum die Herstellungskosten dieser Bauweise und erfordert außerdem beträchtliche Verstellkräfte für die Betätigung des Bewegungsmechanismus.
In diesem letztgenannten Zusammenhang strebt die Erfindung daher auch an, die Nachteile zu vermeiden, die durch die hohen Belastungen des Bewegungsmechanismus und einer zugehörigen Laufkatze verursacht werden und ein solches Hebezeug auch bei sehr großen Absperrventilen überhaupt zu ersparen, aber dennoch in einer leichten Bauweise zuverlässiges Arbeiten beim Schließen des Ventils zu gewährleisten.
Die Ziele der Erfindung werden bei einem Absperrventil bzw. -schieber der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß durch die Antriebs- und Getriebemittel das zweite Teil anhebbar ist und dadurch einerseits zwischen dem Ventilsitz und dem zweiten Teil und andererseits zwischen der Peripherie des ersten Teils und dem Umfang des Teils eine Abdichtung herstellbar ist, die durch einen flexiblen Dichtring bewirkt wird, der dichtend an der Peripherie des ersten Teils befestigt ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das vorgenannte zweite Teil in bezug auf den vorgenannten ersten Teil mittels mehrerer Einstellzapfen bzw. -stifte geführt, die von Druckfedern umfaßt werden, welche normalerweise dazu dienen, das zweite Teil dicht anliegend an dem Teil zu halten.
Nachfolgend ist die Erfindung an Hand der Zeichnungen beispielsweise näher beschrieben, und zwar zeigt F i g. 1 einen Schnitt nach der Linie A-A der F i g. 2 durch die Hauptteile des erfindungsgemäßen Absperrventils und F i g. 2 eine Teildraufsicht.
Ein in den Zeichnungen allgemein mit 1 bezeichnetes Ventilgehäuse enthält eine Absperrplatte, die aus zwei Hauptteilen besteht, nämlich aus einem starken unteren Teil 2, der so stark ausgebildet ist, daß er die volle Druckdifferenz bzw. den vollen überdruck zur Atmosphäre aufnimmt, und aus einem oberen leichten Teil 3. Der Teil 2 ist auf Laufrädern gelagert, von denen lediglich ein Laufrad 4 in F i g.1 und ein weiteres Laufrad 5 in F i g. 2 gezeigt sind. Die Laufräder sind in ausreichender Anzahl vorgesehen, so daß die Absperrplatte an vielen Punkten abgestützt und innerhalb des Gehäuses leicht bewegt werden kann. Anstatt auf Laufrädern kann die Absperrplatte auch gleitend gelagert werden und ist dann an beiden Seiten über ihre ganze Länge bzw. ihren gesamten Umfang abgestützt.
In der Oberfläche des unteren Teils 2 ist eine kreisförmige Ausnehmung von großem Durchmesser ausgebildet, die den Teil 3 aufnimmt. Dieser Teil hat mehrere Bohrungen bzw. Entlüftungslöcher 6 und ist innerhalb der Ausnehmung auf Führungszapfen bzw. -stiften 7 angeordnet, von denen nur einer gezeigt ist. Die Führungszapfen 7 werden von Druckfedern 8 umfaßt, die dazu dienen, den Teil 3 gegen den Boden der Ausnehmung zu drücken. Ein Dichtring 9 aus elastomerem Werkstoff ist mittels eines mit Schrauben 11 am Teil t befestigten Flanschringes 10 am Rand der Ausnehmung im Teil 2 festgeklemmt. Der Dichtring erstreckt sich über den Außenrand der Ausnehmung radial nach innen, so daß der sich nach innen erstreckende Teil federnd angehoben werden und an einer Dichtfläche 12 des Gehäuses anliegen kann. Infolge des Umstandes, daß die ringförmige Dichtung sich über den Umfang bzw. die Außenkante des Teils 3 hinaus erstreckt, die in der Ausnehmung des Teils 2 angeordnet ist, bildet der Dichtring zwischen den Randteilen des Teils 2 und des Teils 3 eine flexible Abdichtung, wenn der Teil 3 seine angehobene Stellung einnimmt.
Eine in der Mitte des Teils 2 angeordnete Membrandichtung 13 wird von einem mittels Schrauben 15 befestigten Flanschring 14 in ihrer Lage gehalten. Die Mitte der Membrandichtung 13 wird zwischen einem Ring 16 und einem Gegenstück 17 gehalten, das einen vorn Ring 16 umfaßten hohlen Ansatz 18 aufweist; der Ring 16, die Membrandichtung 13 und das Gegenstück 17 sind mit einer Schraube 19 zu einer Baueinheit zusammengefügt und als Ganzes am Teil 3 befestigt.
Die Unterseite des Gegenstücks 17 hat eine Abschrägung, die eine Keilfläche 20 bildet, an welcher eine an einer in seitlicher Richtung beweglichen Schubstange 22 gelagerte Rolle 21 angreift.
Die Rolle 21 ist die mittlere von drei Rollen; die äußeren Rollen, von denen eine, 21 a, mit einer gestrichelten Linie gezeigt ist, haben einen etwas kleineren Durchmesser als die Rolle 21. Die Rollen 21 a laufen auf einer Rampe bzw. Platte 23; diese hat eine Nut 23 a, in der die Rolle 21 ohne Berührung mit dem Boden der Nut läuft, so daß die Drehrichtung der in der Nut laufenden Rolle 21 der Drehrichtung der auf der Rampe laufenden Rollen 21 a entgegengesetzt ist. Die Schubstange 22 ist in einem Bügel bzw. Tragarm 24 geführt. Normalerweise wird die Rolle 21 von einer Feder 25, die an einem Anschlag 26 und einer Schulter 27 an der Schubstange 22 angreift, in einer zurückgezogenen Stellung außer Berührung mit dem Gegenstück 17 gehalten.
Im Betrieb wird die Verschiebung der Absperrplatteneinheit durch einen beliebigen, bekannten Mechanismus bewirkt, der an einer Verlängerung 28 der Schubstange 22 drückend oder ziehend angreift. Wie gesagt, steht diese Schubstange in Richtung auf ihre nicht angehobene Stellung unter Federdruck. Wird die Absperrplatteneinheit seitwärts in ihre Schließstellung bewegt, so wird sie erst dann angehoben, wenn der untere Teil t am Ende seiner Bewegungsbahn auf einen Anschlag trifft. Wird die federbelastete Schubstange 22 weiterbewegt, dann wird die Feder 25 zusammengedrückt und die Rolle 21 relativ zur Keilfläche 20 bewegt und eine Hubbewegung erzeugt, die über das Gegenstück 17 und den Ring 16 gegen den Druck der Druckfedern 8 auf die Scheibe 3 übertragen wird. Wird der Teil 3 in dieser Weise angehoben, so hebt er den nach innen überstehenden Abschnitt des Dichtrings 9 aus elastomerem Werkstoff an und preßt diesen gegen die Dichtfläche 12 des Gehäuses, so daß eine vollkommene Abdichtung entsteht. Weil der Teil 3 mittels der Löcher 6 entlüftet wird, muß dieses niemals eine Druckdifferenz aufnehmen, so daß die aus den Rollen und der Keilfläche bestehende Baueinheit nur so stark zu sein braucht, daß sie den Druckkräften der Federn 8 und der Elastomerdichtung sowie denjenigen Kräften standhält, die durch Druckunterschiede auf kleinen, freiliegenden Bereichen der Elastomerdichtung entstehen. Die aus den Rollen und der Keilfläche bestehende Baueinheit kann deshalb leicht und einfach gebaut sein. Die durch die Druckunterschiede hervorgerufenen Hauptkräfte werden von dem fest gelagerten unteren Teil 2 aufgenommen. Weil die untere Platte sich in Ruhe befindet, wenn die Hubkraft auf die Absperrplatteneinheit ausgeübt wird, ist die Gefahr des Verklemmens bzw. Hängenbleibens der unteren Platte in ihren Führungen ausgeschaltet.
Die beschriebene Vorrichtung läßt sich besonders bei Absperrventilen mit einer Nennweite von etwa 300 mm und darüber anwenden. Wo es also notwendig ist, große Durchtrittsöffnungen gegen relativ hohe Druckunterschiede dicht zu verschließen, ist eine mit Druckausgleich arbeitende Vorrichtung, bei der das Absperrglied in der beschriebenen Weise gegen die Dichtung bzw. die Dichtfläche angepreßt wird, eine billige und zuverlässige Lösung der vielen Probleme, die gewöhnlich in diesem Zusammenhang auftreten.

Claims

Patentansprüche: 1. Absperrventil bzw. -schieber mit einem Absperrglied aus mehreren, vorzugsweise zwei Bauteilen, von denen das erste der vollen Druckdifferenz standzuhalten vermag und das zweite ein flaches Teil ist, das relativ zum ersten Teil begrenzt axial bzw. senkrecht bewegbar und außerdem mit Druckausgleichsöffnungen versehen ist, so daß sich kein Differenzdruck an seinen gegenüberliegenden Seiten ausbilden kann, wobei es derart gelagert ist, daß es eine Dichtung gegen einen Ventilsitz anpressen kann, und mit Antriebs- und Getriebemitteln zur seitlichen Verschiebung des Absperrgliedes, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß durch die Antriebs- und Getriebemittel (22, 28) das zweite Teil (3) anhebbar ist und dadurch einerseits zwischen dem Ventilsitz (12) und dem zweiten Teil (3) und andererseits zwischen der Peripherie des ersten Teils (2) und dem Umfang des Teils (3) eine Abdichtung herstellbar ist, die durch einen flexiblen Dichtring (9) bewirkt wird, der dichtend an der Peripherie des ersten Teils (2) befestigt ist.
2. Absperrventil bzw. -schieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (9) nach innen über die Peripherie des zweiten Teils (3) ragt.
3. Absperrventil bzw. -schieber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Teil (3) in bezug auf den Teil (2) mittels mehrerer Einstellzapfen bzw. -stifte (7) geführt wird, die von Druckfedern (8) umfaßt werden, welche normalerweise dazu dienen, das zweite Teil (3) dicht anliegend an dem Teil (2) zu halten.