DE19819604A1 - Dosierarmatur für die Petrochemie - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Dosierarmatur für petrochemische Anlagen, mit einem Gehäuse (1) mit zwei einander gegenüberliegenden Kanälen (9, 10) und einer inneren, konischen Dichtfläche (13) sowie mit einem Küken (15) mit einer komplementären, konischen Dichtfläche (14). Das Küken (15) weist einen inneren Durchgang (16) auf, in dem ein Sperrkörper (17) zwischen zwei Anschlägen (20) bewegbar aufgenommen ist. An dem Küken (15) ist eine Antriebswelle (23) angeordnet, wobei in zwei um 180 DEG versetzten Drehpositionen die Mündungen (21, 22) der Kanäle (9, 10) in den inneren Durchgang (16) des Kükens (15) münden. DOLLAR A Zur Erzielung einer zuverlässigen Abdichtung weisen bekannte Armaturen Dichtflächen (13, 14) mit einem sehr spitzen Kegelwinkel (alpha) auf, der nur geringe Andrückkräfte auf die Dichtflächen zuläßt, da hohe Andrückkräfte zu einem Verklemmen der gegeneinandergedrückten Dichtflächen führen können. DOLLAR A Um eine Dosierarmatur mit zuverlässiger Abdichtung und geringem Wartungsaufwand zu schaffen, ist der Kegelwinkel (alpha) der Dichtflächen (13, 14) größer als 10 DEG und beträgt vorzugsweise 15 DEG bis 25 DEG .

Description

Die Erfindung betrifft eine Dosierarmatur, insbesondere für petrochemische Anlagen, mit einem Gehäuse mit zwei einander gegenüberliegenden Kanälen und einer inneren, konischen Dichtfläche, in welche die Kanäle münden und welche mit einer komplementären, konischen Dichtfläche eines Kükens zusammenwirkt, welches einen inneren Durchgang aufweist, in dem ein Sperrkörper zwischen zwei Anschlägen bewegbar aufgenommen ist, wobei an dem Küken eine Antriebswelle zum Drehen des Kükens angeordnet ist, mit der das Küken um die Kegelachse seiner konischen Dichtfläche drehbar ist und wobei in zwei um 180° versetzten Drehpositionen die Mündungen der Kanäle in den inneren Durchgang des Kükens münden.

Die beschriebenen Dosiserarmaturen werden in petrochemischen Fertigungs­ anlagen zur exakt dosierten Zufuhr von Kunststoffgranulat verwendet. Über Anschlußflansche, in denen die genannten Kanäle verlaufen, werden diese Armaturen mit komplementären Anschlußflanschen an den Rohrleitungen der Fertigungsanlagen verschraubt. Ein Anschlußflansch der Dosierarmatur ist mit einem Reaktor verbunden. Durch den Kanal dieses Anschlußflansches hindurch wird mit Stickstoff als Fördergas ein Kunststoffgranulat in den Reaktor hineingefördert. Es ist wesentlich, daß bei dem Fördern des Kunst­ stoffgranulats in den Reaktor kein Sauerstoff eingeführt wird, der eine Oxidation des Kunststoffgranulats oder anderer, in dem Reaktor befindlicher Stoffe bewirken könnte.

Der zweite Anschlußflansch ist mit einem Granulatreservoir und einer Zuführleitung für das Fördergas Stickstoff verbunden. Die dosierte Granu­ latförderung von dem Reservoir in den Reaktor erfolgt mittels des inneren Durchgangs des Kükens. Der innere Durchgang ist in aller Regel zylinder­ förmig ausgebildet und hat Mündungsbereiche mit verringertem Querschnitt. Innerhalb des zylinderförmigen inneren Durchgangs des Kükens ist ein kugelförmiger Sperrkörper aufgenommen, der zwischen den beiden Mün­ dungsbereichen mit verringertem Querschnitt im wesentlichen bündig gegen die Wandung des zylindrischen Durchgangs anliegend bewegbar ist.

Bei jeder Drehung des Kükens mittels seiner Antriebswelle um 180° fluchtet einer der beiden Mündungsbereiche des inneren Durchgangs des Kükens mit dem zum Granulatreservoir führenden Kanal. Aufgrund des Überdrucks in diesem Kanal in bezug auf den gegenüberliegenden, reaktorseitigen Kanal wird frisches Kunststoffgranulat in den zylindrischen Durchgang des Kükens eingeschoben, wobei der Sperrkörper zum reaktorseitigen Mündungsbereich innerhalb des Durchgangs bewegt wird, bis er gegen diesen Mündungsbe­ reich mit verringertem Durchmesser anschlägt.

Wird das Küken um weitere 180° gedreht, wobei der Mündungsbereich des Durchgangs, gegen den der kugelförmige Sperrkörper anliegt, zum reser­ voirseitigen Anschlußflansch hin bewegt wird, erfolgt ein erneutes Füllen des zylindrischen Durchgangs des Kükens mit Kunststoffgranulat. Durch die Bewegung des Sperrkörpers zum reaktorseitigen Mündungsbereich des zylinderförmigen Durchgangs wird eine definierte Menge Kunststoffgranulat in den Reaktor eingeschoben. Jede Drehung des Kükens um 180° bewirkt somit ein Befüllen des Reaktors mit einer definierten Menge Kunststoffgra­ nulat.

Die Dichtfläche des Kükens ist kegelstumpfförmig, so daß das Küken an der großen Kegelbasis einen größeren Durchmesser aufweist als an der kleinen Kegelbasis. Die Dichtfläche des Gehäuses ist komplementär geformt und bildet in der Regel einen Teil einer in dem Gehäuse fest und dicht eingelas­ senen Kükenpfanne. Bei den bekannten Dosierarmaturen weisen die gegen­ einander anliegenden Kegelflächen des Kükens und des Gehäuses einen sehr steilen Verlauf auf, da der Winkel zwischen den Kegelmantellinien und der Kegelachse (Kegelwinkel) mit etwa 3,8° sehr klein gewählt wurde. Durch den kleinen Kegelwinkel soll eine hohe Flächenpressung zwischen den konischen Dichtflächen erzeugt werden. Es ergeben sich hierdurch aber einige Nachteile. Insbesondere wird durch die hohe Flächenpressung eine große Reibkraft erzeugt, welche der Drehbewegung des Kükens entgegen­ wirkt. Die Anpreßkraft, mit der das Küken in die konische Dichtfläche des Gehäuses gepreßt wird, muß relativ klein gewählt werden, um ein Verklem­ men des Kükens in der konischen Dichtfläche des Gehäuses zu vermeiden. In bestimmten Betriebszuständen, insbesondere beim Einleiten eines Spülgases unter hohem Druck (über 60 bar), treten Druckunterschiede zwischen der kleinen Kegelbasis des Kükens (Überdruck) und der großen Kegelbasis des Kükens (Unterdruck) auf. Es besteht die Gefahr, daß die resultierende Druckkraft entgegen der Anpreßkraft die konische Dichtfläche des Kükens von der konischen Dichtfläche des Gehäuses abhebt. Dies führt dazu, daß Kunststoffgranulat zwischen die beiden konischen Dichtflächen gelangt. Hierdurch erfolgt bei der Drehung der konischen Dichtflächen gegeneinan­ der eine abrasive Beschädigung dieser Dichtflächen, was in kurzer Zeit zu einer Undichtigkeit der Dosierarmatur führt und eine Unterbrechung des Betriebs des Reaktors zur Durchführung der notwendigen Wartungsarbeiten zur Folge hat.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Dosierarmatur zu schaffen, bei der eine zuverlässige Abdichtung und ein geringer Wartungsaufwand gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Winkel zwischen den Kegelmantellinien und der Kegelachse der Dichtflächen des Gehäuses und des Kükens größer ist als 10° und vorzugsweise 15 bis 25° beträgt.

Durch die Wahl einer derart großen Neigung der konischen Dichtflächen zu ihren Achsen sind die beim Anpressen des Kükens gegen die konische Dichtfläche des Gehäuses erzeugten Reibungskräfte nicht übermäßig hoch. Die Gefahr eines Verklemmens des Kükens innerhalb des Gehäuses ist daher weitgehend reduziert. Bei dem genannten großen Kegelwinkel ist es mög­ lich, das Küken mit einer hohen Anpreßkraft gegen die konische Dichtfläche des Gehäuses zu drücken, so daß ein dichtes Anliegen der komplementären Dichtflächen gegeneinander sichergestellt ist.

Vorzugsweise ist in der Dosierarmatur mindestens ein Druckausgleichskanal vorgesehen, der einerseits in dem an die große und andererseits in dem an die kleine Kegelbasis des Kükens angrenzenden Raum mündet. Vorzugsweise sind in dem in das Gehäuse eingelassenen Tragring mit der konischen Dichtfläche des Gehäuses zwei von seiner Unterseite zu seiner Oberseite verlaufende Druckausgleichskanäle angeordnet. Die Druckausgleichskanäle bewirken, daß ein Druckunterschied zwischen der Unterseite des Kükens und der Oberseite des Kükens sofort ausgeglichen wird. Auf diese Weise wird die Gefahr ausgeschlossen, daß auf das Küken wirkende Differenz­ druckkräfte die Anpreßkraft des Kükens in die konische Dichtfläche des Gehäuses aufheben und ein Abheben der konischen Dichtfläche des Kükens bewirken können. Die Dichtfunktion der konischen Dichtfläche, welche einen Austritt des durch die Kanäle der Anschlußflansche und durch den inneren Durchgang des Kükens geförderten Granulats gegenüber dem äußeren Bereich bewirken soll, kann durch die Druckausgleichskanäle nicht beeinträchtigt werden.

Weiterhin sind vorzugsweise zwei absperrbare Spülkanäle vorgesehen, die an Spülgasquellen anschließbar sind und auf jeweils einer Seite des Kükens in das Gehäuse münden. Als Spülgas wird Stickstoff verwandt, der ein Herausspülen des aus der Umgebungsluft stammenden Sauerstoffs innerhalb des Gehäuses der Dosierarmatur bewirkt. Nach jedem Öffnen der Dosierar­ matur zu Wartungszwecken sowie nach einem längeren Stillstand des Reaktors sind derartige Sauerstoffmengen innerhalb der Dosierarmatur nicht auszuschließen. Die Spülkanäle wirken dabei mit dem Druckausgleichskanal zusammen. Durch einen Spülkanal wird von einer Spülgasquelle Spülgas eingeführt und durch den anderen Spülkanal wird Spülgas abgeführt. Das Spülgas durchläuft dabei den gesamten Innenraum der Dosierarmatur, wobei es von dem Raum oberhalb der großen Kegelbasis des Kükens in den Raum unterhalb der kleinen Kegelbasis des Kükens durch die Druckausgleichska­ näle strömt. Auf diese Weise ist ein vollständiges Ausspülen des Restsauer­ stoffs innerhalb des Armaturengehäuses sichergestellt. Da das Spülgas mit recht hohem Druck von über 60 bar zugeführt wird, ist es empfehlenswert, die beschriebene Spülrichtung beizubehalten, daß heißt, das Spülgas in den an die große Kegelbasis des Kükens angrenzenden Raum einzuleiten und aus dem an die kleine Kegelbasis des Kükens angrenzenden Raum abzuleiten. So bewirken temporäre Druckunterschiede am Anfang des Spülvorgangs ein Anpressen der konischen Dichtfläche des Kükens gegen die konische Dichtfläche des Gehäuses. Ein Abheben der Dichtflächen voneinander wird hierdurch vermieden.

Wie bereits erwähnt, kann die Kraft, mit der die konische Dichtfläche des Kükens gegen die konische Dichtfläche des Gehäuses gedrückt wird, aufgrund des großen Kegelwinkels recht hoch gewählt werden. Vorzugswei­ se ist mindestens ein Federelement vorgesehen, welches sich einerseits gegen einen Abschnitt des Gehäuses und andererseits gegen das Küken abstützt, um die Anpreßkraft der beiden konischen Dichtflächen gegeneinan­ der auszuüben.

Zur Bildung des Federelementes hat sich insbesondere ein Paket, bestehend aus mehreren übereinander geschichteten Federringen bewährt. Die Feder­ ringe sollten als sogenannte Sternfedern ausgebildet sein, welche aus flachen, konischen Ringen mit einem mäanderförmigen, dünnwandigen Materialverlauf bestehen.

Vorzugsweise dreht sich das Federelement mit dem Küken und stützt sich über ein axiales Wälzlager gegen das Gehäuse ab. Dabei ist das Gehäuse mit einem aufgeschraubten Gehäusedeckel verschlossen, der der konischen Dichtfläche des Gehäuses gegenüberliegt und von der Antriebswelle des Kükens durchragt wird. Die dem Küken zugewandte Stirnfläche der An­ triebswelle bildet die Anlagefläche, wobei das Küken über ein Verbindungs­ element mit der Antriebswelle drehfest und axial beweglich verbunden ist. Hierfür kann als Verbindungselement auf der oberen Fläche des Kükens ein länglicher, sich diametral erstreckender Körper angeformt sein, der in eine Quernut in der genannten Stirnfläche der Antriebswelle eingreift und auf diese Weise ein Verbindungselement zwischen Küken und Antriebswelle bildet.

Ein axiales Wälzlager, in der Regel ein Kugellager, stützt sich gegen einen radialen Absatz der Antriebswelle und gegen eine Ringfläche des Gehäuse­ deckels ab. Diese Ringfläche wird von einer Stirnfläche einer Lagerbuchse innerhalb des von der Antriebswelle des Kükens durchragten Teils des Gehäusedeckels gebildet. Auf diese Weise ist die Antriebswelle fester axialer Verbindung zur Einleitung der axialen Federkraft in den Gehäuse­ deckel frei drehbar an dem Gehäusedeckel abgestützt.

Die genannte Lagerbuchse bildet vorzugsweise gleichzeitig die Aufnahme für mindestens ein, vorzugsweise zwei radiale Wälzlager, welche die Antriebswelle innerhalb des Gehäuses in radialer Richtung lagern. Hierfür sind insbesondere Nadellager geeignet. Durch diese exakte und im wesentli­ chen spielfreie radiale Lagerung der Antriebswelle sind Relativbewegungen der Antriebswelle zu dem Gehäuse weitgehend ausgeschlossen. Da die Antriebswelle über elastomere Dichtringe gegenüber dem Gehäuse, insbe­ sondere gegenüber dem Gehäusedeckel, abgedichtet ist, besteht aufgrund der spielfreien Lagerung keine Gefahr, daß die Dichtringe bei einem Ver­ schwenken der Antriebswelle beschädigt, z. B. zerquetscht werden können.

Die erfindungsgemäße Dosierarmatur weist eine weitere Neuerung gegen­ über der vorbekannten Armatur auf. In dem Mündungsbereich eines der Kanäle der Anschlußflansche des Armaturengehäuses und nahe der koni­ schen Dichtfläche des Gehäuses ist eine Reinigungsdüse angeordnet, welche zum Durchgang des Kükens hin gerichtet ist. Mit dieser Reinigungsdüse ist es möglich, den kugelförmigen Sperrkörper innerhalb des Durchgangs des Kükens anzublasen, um Ablagerungen auf seiner Oberfläche zu entfernen. Als Reinigungsmedium wird wiederum vorzugsweise Stickstoffgas verwandt.

Auch die Dichtringe der Antriebswelle der erfindungsgemäßen Dosierarma­ tur sind gegenüber dem bekannten Stand der Technik verbessert. Bisher wurde mit einfachen Elastomer-Dichtringen gearbeitet. Aufgrund der weichen und stark haftenden Oberfläche dieser Elastomer-Dichtringe entstand eine recht hohe Reibung zwischen der Antriebswelle und der Dichtfläche des Dichtrings. Eine schnelle Zerstörung des Dichtringes war die Folge.

Erfindungsgemäß ist nun zwischen dem Elastomer-Dichtring und der Antriebswelle ein Gleitring eingefügt, der aus einem Kunststoff mit gerin­ gem Reibkoeffizienten besteht. Vorzugsweise wird zur Bildung des Gleit­ rings kohlefaserverstärktes Polytetrafluorethylen (PTFE) verwandt, das im Handel unter der Marke TEFLON bekannt ist. Dieser Kunststoff hat eine recht hohe Abriebsfestigkeit und einen sehr geringen Reibkoeffizienten. Eine Zerstörung der Dichtfläche dieses Gleitrings durch die Bewegung der Antriebswelle ist weitgehend ausgeschlossen.

Weitere Merkmale und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der folgen­ den Zeichnungsbeschreibung und den Unteransprüchen. Die Zeichnungen zeigen in:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Dosierarmatur im Längsschnitt,

Fig. 2 eine Vorderansicht der Dosierarmatur aus Fig. 1 in teilgeschnittener Darstellung,

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Dosierarmatur aus den Fig. 1 und 2 in teilgeschnittener Darstellung.

Die in den Zeichnungen dargestellte Dosierarmatur besteht aus einem Gehäuse 1, welches im wesentlichen einen Grundkörper 2 und einen Gehäu­ sedeckel 3 umfaßt, der mittels Befestigungsmuttern 4 und in dem Grundkör­ per 2 des Gehäuses 1 eingelassene Gewindebolzen 5 an dem Grundkörper 2 festgeschraubt ist.

An den Grundkörper 2 des Gehäuses 1 sind zwei Anschlußflansche 6 und 7 angeformt, welche Schraublöcher 8 zur Verschraubung mit einem komple­ mentären Anschlußflansch an einer Rohrleitung einer petrochemischen Fertigungsanlage aufweisen. In der Mitte der Anschlußflansche 6, 7 sind Kanäle 9, 10 zu erkennen, die von der Stirnfläche des jeweiligen Anschluß­ flansches 6 bzw. 7 zum Inneren des Gehäuses 1 führen. Im Gehäuseinneren ist eine Kükenpfanne 11 eingelassen und befestigt, vorzugsweise festgeklebt. Zur lagegenauen Anordnung der Kükenpfanne 11 innerhalb des Gehäuses 1 ist ein Positionierstift 12 vorgesehen, der sowohl in eine entsprechende Stiftaufnahme im Grundkörper 2 des Gehäuses 1 als auch in eine Stiftauf­ nahme der Kükenpfanne 11 eingreift. An der Innenseite der Kükenpfanne 11 ist die rotationssymmetrische, kegelstumpfförmige Dichtfläche 13 innerhalb des Grundkörpers 2 des Gehäuses 1 angeordnet. Gegen diese Dichtfläche 13 des Gehäuses 1 ließt die äußere konische Dichtfläche 14 eines Kükens 15 im wesentlichen spielfrei an. Das Küken 15 ist aus mehreren Teilen zusammen­ gesetzt und weist einen inneren Durchgang 16 auf, in dem ein kugelförmiger Sperrkörper 17 im wesentlichen spielfrei geführt ist. Die Mündungsberei­ che 18, 19 weisen einen verringerten Durchmesser auf, wobei die durch die Durchmesserabstufungen entstehenden Ringkanten 20 jeweils einen Anschlag für den kugelförmigen Sperrkörper 17 innerhalb des Durchgangs 16 bilden. In der in Fig. 1 gezeigten Darstellung liegt der kugelförmige Sperrkörper 17 gegen die rechte Ringkante 20 an und dichtet auf diese Weise den linken Kanal 9 des Gehäuses von dem rechten Kanal 10 ab.

In der in Fig. 1 dargestellten Schaltstellung des Kükens fluchten die Mün­ dungen 21, 22 der Kanäle 9, 10 mit dem inneren Kanal 16 des Kükens 15.

Der linke Anschlußflansch 6 kann an ein Reservoir für ein Kunststoffgranu­ lat angeschlossen werden, welches mittels Stickstoff durch den Kanal 9 gefördert wird. Der Druck des Stickstoffs schiebt das Kunststoffgranulat in den inneren Kanal 16 des Kükens 15 ein und den Sperrkörper 17 zum rechten Mündungsbereich 19 des inneren Durchgangs 16 hin.

Das Küken 15 ist durch eine Antriebswelle 23 drehbar. Bei einer Verdre­ hung dieser Antriebswelle 23 und damit des Kükens 15 um 180° wird wiederum die in Fig. 1 dargestellte Lage des Kükens 15 erreicht. Der dann gegen die linke Seite des inneren Kanals 16 des Kükens 15 anliegende kugelförmige Sperrkörper 17 wird durch das Treibgas Stickstoff wieder nach rechts getrieben. Dabei wird neues Kunststoffgranulat in den inneren Kanal 16 des Kükens 15 eingeschoben und das zuvor in den inneren Kanal eingebrachte Kunststoffgranulat durch den Sperrkörper 17 in den rechten Kanal 10 des Gehäuses 1 ausgeschoben. Wie über den rechten Kanal 10 wird dieses Kunststoffgranulat einem Reaktor zugeführt, der über einen Rohr­ flansch an dem rechten Anschlußflansch 7 des Gehäuses 1 angeschlossen ist.

Gemäß der Erfindung sind die konischen Dichtflächen 13 bzw. 14 des Gehäuses 1 bzw. des Kükens 15 stark zu ihrer Kegelachse 24 geneigt. Der Kegelwinkel α zwischen der Kegelachse 24 und den Kegelmantellinien der Dichtflächen 13, 14 beträgt im vorliegenden Fall 20°. Aufgrund dieses großen Kegelwinkels α kann das Küken 15 mit einer großen Kraft gegen die Dichtfläche 13 des Gehäuses 1 gedrückt werden, ohne daß ein Verklemmen der Dichtfläche 14 des Kükens 15 in der Dichtfläche 13 des Gehäuses 1 zu befürchten ist. Eine große Andrückkraft gewährleistet ein sicheres Abdich­ ten der Dichtflächen 13, 14 gegeneinander. Weiterhin wird einem möglichen Abheben der beiden Dichtflächen 13, 14 voneinander entgegengewirkt.

Die Andrückkraft wird durch ein Federpaket 25 bewirkt, welches aus fünf übereinandergeschichteten Sternfedern besteht. Die Fig. 3 zeigt die oberste Sternfeder 26, wobei bei dieser Darstellung die Antriebswelle 23 weggelas­ sen ist. Das Federpaket 25 ist in einem Druckring 27 gehalten. Die Druck­ kraft wird über die dem Küken 15 zugewandte Stirnfläche der Antriebswel­ le 23 aufgebracht. In dieser Stirnfläche ist auch eine in Querrichtung verlaufende Nut 28 angeordnet, in der ein auf der oberen Fläche des Kü­ kens 15 angeformtes, längliches Verbindungselement 29 aufgenommen ist.

Über diese Verbindungselement 29 wird die Drehbewegung von der An­ triebswelle 23 auf das Küken 15 übertragen.

Die Antriebswelle 23 stützt sich gegen eine Lagerbuchse 30 in dem Gehäu­ sedeckel 3 über ein axiales Kugellager 31 ab. In der Lagerbuchse 30 sind ebenfalls zwei radiale Wälzlager 32 angeordnet, welche als Nadellager ausgebildet sind. Durch die radialen Nagellager 32 ist die Antriebswelle 23 gegen Verkippen gesichert. Hierdurch werden die Dichtungen der Antriebs­ welle 23 gegen Abquetschen geschützt. Die beiden Hauptdichtungen zur Abdichtung des Innenraums des Gehäuses 1 bestehen aus einem äußeren gummiartigen Dichtring 33 und aus einem inneren Gleitring 34 aus PTFE. Der Gleitring 34 gewährleistet ein verschleißfreies und leichtgängiges Drehen der Antriebswelle 23.

In Fig. 1 ist weiterhin eine Reinigungsdüse 35 zu erkennen, welche in dem unteren Abschnitt des Grundkörpers 2 des Gehäuses 1 eingeschraubt ist. Die Öffnung der Reinigungsdüse 35 liegt in der Mündung 21 des Kanals 9 und ist zum Mündungsbereich 18 des inneren Kanals 16 des Kükens 15 hin gerichtet. Über diese Reinigungsdüse 35 kann der Sperrkörper 17 angeblasen werden. Durch das Anblasen wird bei einem Verkleben oder Anhaften des Sperrkörpers 17 am linken Mündungsbereich 18 des inneren Kanals 16 des Kükens 15 der Sperrkörper 17 gelöst und nach rechts getrieben.

In der Fig. 2 ist ein Druckausgleichskanal 36 zu erkennen, der in der Kükenpfanne 11 angeordnet ist. Der Druckausgleichskanal 36 führt von dem Raum oberhalb des Kükens 15, d. h. an der Seite, an der die konische Dichtfläche 14 des Kükens 15 die großen Kegelbasis aufweist, zu dem Raum unterhalb des Kükens 15 und bewirkt einen vollständigen Druckausgleich zwischen diesen beiden Räumen innerhalb des Gehäuses 1. Auf diese Weise wird vermieden, daß sich unterhalb des Kükens 15 ein Überdruck aufbaut, der ein Abheben der konischen Dichtfläche 14 des Kükens 15 von der konischen Dichtfläche 13 der Kugelpfanne 11 des Gehäuses 1 bewirken kann. Um einen ausreichend schnellen Druckausgleich zu erzielen können mehrere Druckausgleichskanäle 36 in unterschiedlichen Winkelpositionen in der Kükenpfanne 11 angeordnet werden.

Weiterhin sind in Fig. 2 zwei absperrbare Spülkanäle 37, 38 zu erkennen, über die durch Stickstoffzufuhr der Sauerstoff aus dem Gehäuse 1 ausgespült werden kann. Der Stickstoff wird unter hohem Druck in den Raum oberhalb des Kükens 15, d. h. in den Raum, der an die große Kegelbasis der Dichtflä­ che 14 des Kükens 15 angrenzt, eingeleitet. Anschließend strömt es über den Druckausgleichskanal 36 in den unterhalb des Kükens 15 liegenden Raum innerhalb des Gehäuses 1. Von hier aus strömt es über den zweiten Spülka­ nal 38 aus dem Gehäuse 1 aus. Diese Spülrichtung sollte eingehalten werden, um zu vermeiden, daß ein das Küken 15 aus der konischen Dicht­ fläche 13 der Kükenpfanne 11 abhebender Überdruck an der Unterseite des Kükens 15 entsteht. Bei der vorgegebenen Spülrichtung wird der kurzzeitige Überdruck durch das zugeführte Spülgas vor dem Durchströmen des Druck­ ausgleichskanals 36 in dem Raum oberhalb der großen Kegelbasis des Kükens 15 aufgebaut und drückt somit die konische Dichtfläche 14 des Kükens 15 gegen die konische Dichtfläche 13 der Kükenpfanne 11.

Bezugszeichenliste

1

Gehäuse

2

Grundkörper

3

Gehäusedeckel

4

Befestigungsmutter

5

Gewindebolzen

6

Anschlußflansch

7

Anschlußflansch

8

Schraubloch

9

Kanal

10

Kanal

11

Kükenpfanne

12

Positionierstift

13

Dichtfläche des Gehäuses

14

Dichtfläche des Kükens

15

Küken

16

innerer Durchgang

17

kugelförmiger Sperrkörper

18

Mündungsbereich

19

Mündungsbereich

20

Ringkante, Anschlag

21

Mündung

22

Mündung

23

Antriebswelle

24

Kegelachse

25

Federpaket, Federelement

26

Sternfeder

27

Druckring

28

Nut

29

Verbindungselement

30

Lagerbuchse

31

axiales Kugellager

32

radiale Nadellager

33

Dichtring

34

Gleitring

35

Reinigungsdüse

36

Druckausgleichskanal

37

Spülkanal

38

Spülkanal
α Kegelwinkel

Claims (11)

1. Dosierarmatur, insbesondere für petrochemische Anlagen, mit einem Gehäuse (1) mit zwei einander gegenüberliegenden Kanälen (9, 10) und einer inneren, konischen Dichtfläche (13), in welche die Kanäle (9, 10) münden und welche mit einer komplementären, konischen Dichtfläche (14) eines Kükens (15) zusammenwirkt, welches einen inneren Durchgang (16) aufweist, in dem ein Sperrkörper (17) zwischen zwei Anschlägen (20) bewegbar aufgenommen ist, wobei an dem Küken (15) eine Antriebswelle (23) zum Drehen des Kükens (15) angeordnet ist, mit der das Küken (15) um die Kegelachse (24) seiner konischen Dichtfläche (14) drehbar ist und wobei in zwei um 180° versetzten Drehpositionen die Mündungen (21, 22) der Kanäle (9, 10) in den inneren Durchgang (16) des Kükens (15) münden, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen den Kegelmantellinien und der Kegelachse (24) der Dichtflächen (13 und 14) des Gehäuses (1) und des Kükens (15) größer ist als 10° und vorzugsweise 15° bis 25° beträgt.

2. Dosierarmatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens einen Druckausgleichskanal (36) aufweist, der von dem an die große Kegelbasis des Kükens (15) angrenzenden Raum zu dem an die kleine Kegelbasis des Kükens (15) angrenzenden Raum verläuft.

3. Dosierarmatur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (1) zwei absperrbare Spülkanäle (37, 38) angeordnet sind, die einerseits in den an die große Kegelbasis des Kükens (15) angrenzenden Raum und andererseits in den an die kleine Kegelbasis des Kükens (15) angrenzenden Raum münden.

4. Dosierarmatur nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spülgaszufuhr durch den in den an die große Kegelbasis des Kükens (15) angrenzenden Raum mündenden Spülkanal (37) und die Spülgasableitung durch den anderen Spülkanal (38) gebildet wird.

5. Dosierarmatur nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein sich einerseits gegen einen Abschnitt des Gehäuses (1) und andererseits gegen das Küken (15) abstützendes Federelement (25) vorgesehen ist, welches die konische Dichtfläche (14) des Kükens (15) gegen die konische Dichtfläche (13) des Gehäuses (1) drückt.

6. Dosierarmatur nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (25) von einem Paket, bestehend aus mehreren übereinander geschichteten Federringen, vorzugsweise Sternfedern (26), gebildet wird.

7. Dosierarmatur nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) mit einem aufgeschraubten Gehäusedeckel (2) verschlossen ist, der der konischen Dichtfläche (13) des Gehäuses (1) gegenüberliegt und von der Antriebswelle (23) des Kükens (15) durchragt wird, welche sich in axialer Richtung gegen den Gehäusedeckel (2) abstützt und deren dem Küken (15) zugewandte Stirnfläche die Anlage für das Federelement (25) bildet, wobei das Küken (15) über ein Verbindungselement (29) mit der Antriebs­ welle (23) drehfest und axial beweglich verbunden ist.

8. Dosierarmatur nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (23) sich über ein axiales Wälzlager, vorzugsweise ein Kugellager (31), gegen eine Ringfläche des Gehäusedeckels (3) abstützt.

9. Dosierarmatur nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäusedeckel (3) eine von der Antriebswelle (23) durchragte, zylinderförmige Lagerbuchse (30) aufweist, in welcher minde­ stens ein die Antriebswelle (23) drehbar innerhalb der Buchse (30) halten­ des, radiales Wälzlager, vorzugsweise ein Nadellager (32), aufgenommen ist.

10. Dosierarmatur nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Reinigungsdüse (35) in der Mündung (21) ei­ nes (9) der Kanäle (9, 10) nahe der konischen Dichtfläche (13) des Gehäuses (1) angeordnet ist.

11. Dosierarmatur nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Antriebswelle (23) über mindestens einen Dichtring (33) aus einem Elasto­ mer gegenüber dem Gehäusedeckel (3) abgedichtet ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen dem Dichtring (33) und der Antriebswelle (23) ein Gleitring (34) aus einem Kunststoff mit geringem Reibungskoeffizienten, vorzugsweise aus kohlefaserverstärktem PTFE, angeordnet ist.