DE202013101269U1 - Rohrschalter mit Membran und Membran für Rohrschalter - Google Patents

Rohrschalter mit Membran und Membran für Rohrschalter Download PDF

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Abstract

Rohrschalter (1) für Rohrleitungen mit einem in einen Strömungsabschnitt (2) der Rohrleitung hineinragenden und von außen betätigbaren Absperrkörper (3) zur Absperrung eines Strömungsweges (w) eines Fluids, wie Flüssigkeit oder Gas, und einem Gehäuse (4), mit dem Strömungsabschnitt (2), wobei der Absperrkörper (3) um eine Drehachse (a) in einem Drehwinkel (ß) größer Null zum Strömungsweg (w) von außen betätigbar zwischen einer Schließposition (S) und einer Offenposition (O) drehbar gelagert ist und mittels einer eine Membranvorrichtung (5) mit Membran (7) aufweisenden Dichtungsvorrichtung (6) in einer Dichtungsrichtung (d) von innen nach außen gegen das Gehäuse (4) abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (7) in Dichtungsrichtung (d) hinten mit einer Flüssigkeit, wie Öl, Wasser oder wässrige Lösung, hinterfüllt ist, wobei die hinterfüllte Flüssigkeit Druck übertragungswirksam an der Membran (7) sowie an dem Gehäuse (4) und/oder dem Absperrkörper (3) anschließt.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Rohrschalter für Rohrleitungen mit einem in einen Strömungsabschnitt der Rohrleitung hineinragenden und von außen betätigbaren Absperrkörper zur Absperrung eines Strömungsweges eines Fluids, wie Flüssigkeit oder Gas, und einem Gehäuse, mit dem Strömungsabschnitt, wobei der Absperrkörper um eine Drehachse in einem Drehwinkel größer Null zum Strömungsweg von außen betätigbar zwischen einer Schließposition und einer Offenposition drehbar gelagert ist und mittels einer eine Membranvorrichtung mit Membran aufweisenden Dichtungsvorrichtung in einer Dichtungsrichtung von innen nach außen gegen das Gehäuse abgedichtet ist. Die Erfindung betrifft ferner eine Membran für insbesondere den Rohrschalter.
  • Derartige Rohrschalter sind bekannt. Sie dienen dazu, den Volumenfluss des Fluids zu unterbinden bzw. den Strömungsweg dicht abzusperren. Der Absperrkörper ragt hierbei mit einem Absperrabschnitt quer zur Strömungsrichtung in den Strömungsabschnitt und kann unter in der Regel 90°-Drehung denselben verschließen bzw. freigeben. Ein Problem ist die Abdichtung des von Außen betätigbaren Absperrkörpers gegenüber dem Gehäuse. Dies gilt insbesondere bei gefahrvollen Strömungsmedien, wie aggressiven, toxischen und/oder ätzenden Substanzen, beispielsweise in der chemischen Industrie, die auch nicht in kleinsten Mengen austreten dürfen.
  • Beispielweise wird in der EP 0 278 417 B1 ein Rohrschalter offenbart, dessen Membranvorrichtung eine Membran aufweist, die mittig über ein zapfenartiges Ende des Absperrkörpers übergestülpt randseitig an dem Gehäuse dichtend eingeklemmt angeordnet ist. Die Membran ist zwischen Absperrkörper und Einklemmung am Gehäuse als faltenbalgartig ausgelegt, wobei eine Formveränderung der Membran bei Verdrehung derselben mit Betätigung des Rohrschalters über die Falten erfolgt.
  • In der DE 29 13 022 wird ein für Rohrschalter beschrieben, der innenseitig in seinen Falten mittels einer in die Falten eingreifenden Schraubenfeder abgestützt wird.
  • Der DE 1 147 454 ist ein Absperrhahn mit einem mit gummielastischen Überzug versehenen Kücken zu entnehmen, wobei der Überzug als Membran in Dichtungsrichtung hinter dem Kücken in einen zur Drehachse axial ausgerichteten Faltenbalg übergeht.
  • Aufgabe der Erfindung ist, einen gattungsgemäßen Rohrschalter bzw. eine Membran insbesondere für den Rohrschalter mit einer verbesserten Abdichtung des von Außen betätigbaren Absperrkörpers gegenüber dem Gehäuse unter gleichzeitigem Erhalt der Verdrehbeweglichkeit der Membranvorrichtung bereitzustellen.
  • Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen werden in den Unteransprüchen beschrieben. Die gestellte Aufgabe wird bereits dadurch gelöst, dass die Membran in Dichtungsrichtung hinten mit einer Flüssigkeit, wie Öl, Wasser oder wässrige Lösung, hinterfüllt ist, wobei die hinterfüllte Flüssigkeit Druck übertragungswirksam an der Membran sowie an dem Gehäuse und/oder dem Absperrkörper anschließt.
  • Mit der Hinterfüllung der Membran mit einer Flüssigkeit kann der von dem Strömungsmedium auf die Membran ausgeübte Druck unmittelbar auf die Flüssigkeit übertragen werden, die bezüglich ihrer physikalischen Eigenschaften praktisch inkompressibel ist. Da die Flüssigkeit ihrerseits Druck übertragungswirksam an dem Gehäuse und/oder Absperrkörper anschließt, kann der auf die Membran wirkende Druck über die Flüssigkeit mechanisch unschädlich für die Membran an das Gehäuse und/oder Absperrkörper abgeleitet werden, ohne dass sich die Membran infolge des Drucks wesentlich verformt. Damit wird die Membran vor erhöhtem Verschleiß geschützt. Da sich die Membran auf der Flüssigkeit „abstützen“ kann, kann die Membran auch dünner und/oder flexibler ausgebildet sein. Dies wiederum ermöglicht eine verbesserte Verdrehbeweglichkeit und hierüber eine verbesserte Abdichtung der Membran über ihren Verdrehweg zwischen der Verschließposition und der Offenposition. Die Flüssigkeit kann ihrerseits „dichtend" gegenüber dem Strömungsmedium wirken, indem es das Strömungsmedium bei kleinsten Undichtigkeiten der Membranvorrichtung absorbieren kann. Vorzugsweise ist die Flüssigkeit chemisch neutral gegenüber dem in der Rohrleitung strömenden Strömungsmedium. Der Freiraum ist vorzugsweise vollständig mit der Flüssigkeit gefüllt.
  • Konstruktiv einfach kann die Membranvorrichtung mindestens eine Membran aufweisen, die in dem Gehäuse zwischen einem Raum für das Strömungsmedium und einem Freiraum unter Begrenzung der beiden Räume angeordnet ist. Der Freiraum kann mit der Flüssigkeit gefüllt sein. Der an die mindestens eine Membran angrenzende Freiraum und/oder der an die mindestens eine Membran angrenzende Raum für das Strömungsmedium kann radial innen durch den Absperrkörper und radial außen durch das Gehäuse begrenzt werden.
  • Die Membran kann sich zumindest mit einer Haupterstreckungskomponenten in einer radialen Ebene senkrecht zu einer Drehachse des Absperrkörpers erstrecken. Der Absperrkörper kann die Membran in Einbaulage axial durchgreifend angeordnet sein. Die Membran kann zumindest im Wesentlich oder vollständig rotationssymmetrisch zur Drehachse ausgebildet sein.
  • Drehbelastungsgünstig kann die Membran in einer Nullposition, in der sie in sich unverdreht oder verdrehungsunbelastet ist, in einer 45°-Position zwischen der Schließposition bei 0° und der Offenposition bei 90° des Absperrabschnitts angeordnet sein. Damit wird die Membran in der Offenposition und in der Schließposition lediglich um einen Drehwinkel von +45° bzw. –45° in sich verdreht.
  • Diese an sich sehr einfache Ausführungsform der Membranvorrichtung mit lediglich einer Membran ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn ausreichend Bauraum für eine radiale Membran vorgesehen ist, so dass die Verdrehbewegung der Membran über eine entsprechend große radiale Strecke der Membran erfolgen kann.
  • Die Membran kann folienartig mit einer großen Seitenfläche ausgebildet sein. Die Membran kann zu einem abzudichtenden umfänglichen Bereich so ausgerichtet angeordnet sein, dass sie bezüglich der Drehachse radial beabstandet zu diesem Bereich angeordnet ist. Die Seitennormale ihrer Membranfläche kann eine Richtungskomponente einer Richtung bilden, mit der die Membran zu diesem Bereich hin weist.
  • Die Membran kann radial innen dichtschlüssig zu oder an dem Absperrkörper und radial außen dichtschlüssig zu oder an Gehäuse bzw. Kopfstück des Gehäuses angreifen. Damit kann eine Abdichtung zwischen dem Betätigungsabschnitt und dem Kopfstück erzielt werden. Vorzugsweise ist die Membran in Dichtungsrichtung vorn an dem Absperrkörper und in Dichtungsrichtung hinten an dem Gehäuse festgelegt.
  • Vorteilhaft einfach kann die Membran in Einbaulage bezüglich der Drehachse rotationssymmetrisch ausgebildet sein. Sie ringartig und/oder schlauchartig ausgebildet sein. Sie kann auch ringscheibenförmig ausgebildet sein.
  • Die Membran kann sich trichterförmig erweiternd ausgebildet sein. In Einbaulage kann die Membran sich in Dichtungsrichtung trichterartig erweiternd angeordnet sein.
  • Das Gehäuse kann in üblicher Weise ein sich seitlich vom Strömungsabschnitt erstreckendes Kopfstück aufweisen. In dem Kopfstück kann der Absperrkörper mit einem Betätigungsabschnitt drehbar gelagert sein. Der Absperrkörper kann mit einem Absperrabschnitt aus dem Kopfstück in den Strömungsabschnitt des Gehäuses hineinragen. Der Rohrschalter kann als Drehschieber oder Klappe ausgebildet sein.
  • Hierbei kann die Membranvorrichtung radial auf dem Betätigungsabschnitt aufsitzen. Die Membranvorrichtung bzw. zumindest der Teil des Betätigungsabschnitts in Höhe der Membranvorrichtung und/oder zumindest die Innenseite des Kopfstücks des Gehäuses kann radial achsensymmetrisch oder im Wesentlichen radial achsensymmetrisch zur Drehachse ausgebildet sein. Der Rohrschalter kann somit zumindest im axialen Bereich der Membranvorrichtung rotationssymmetrisch ausgebildet sein. Das Kopfstück kann domartig oder glockenartig ausgebildet sein. Der Strömungsabschnitt kann Teil des Gehäuses sein.
  • Der Betätigungsabschnitt kann in üblicher Weise in dem Gehäuse gelagert und von außen her drehmomentwirksam betätigbar sein. Hierzu kann der Betätigungsabschnitt endseitig herausragend angeordnet und mit einem Handhebel, wie Drehrad oder Querriegel, oder einem Anschluss für ein Werkzeug zur Einleitung eines Drehmomentes in den Absperrkörper versehen. Der Absperrabschnitt kann in üblicher Weise in dem Strömungsabschnitt zur Absperrung des Strömungsweges hineinragend angeordnet sein.
  • In einer vorteilhaften Ausbildung des Rohrschalters kann die die Membranvorrichtung eine Stützvorrichtung für die Membran aufweisen. Damit kann die Membran gegen Druckbelastung durch das Rohrmedium, beispielsweise infolge eines Unterschieds in den spezifischen Dichten zwischen Strömungsmedium und Flüssigkeit, und/oder insbesondere bei Verdrehbelastung beim Öffnen und Schließen des Rohrschalters formstabil gehalten werden.
  • Die Stützvorrichtung kann ein radial äußeres Ringelement aufweisen, das dichtend an dem Gehäuse angeordnet ist. Sie kann ein radial inneres Ringelement aufweisen, das dichtend an dem Betätigungsabschnitt angeordnet ist. Die Membran kann radial außen dichtend an dem äußeren Ringelement und/oder radial innen an dem inneren Ringelement angeordnet sein. Die Membran kann dichtend radial innen an dem Betätigungsabschnitt und/oder radial außen an dem Gehäuse angreifen. Konstruktiv einfach kann die Membran an einer Seitenfläche, vorzugsweise an einer in Dichtungsrichtung hinteren Seitenfläche, des äußeren Ringelements und/oder des inneren Ringelements dichtend angreifen. Damit kann eine vollständige Abdichtung zwischen Betätigungsabschnitt und Gehäuse erzielt werden.
  • In einer Weiterbildung des Rohrschalters sind die Ringelemente unter Begrenzung einer ringartigen Öffnung radial beabstandet zueinander angeordnet. Die Membran kann die Öffnung dichtend übergreifen. Konstruktiv einfach können die Ringselemente jeweils als Ringscheiben ausgebildet sein. Kraftsymmetrisch günstig können die Ringelemente in Einbaulage in einer gemeinsamen radialen Ebene angeordnet sein.
  • In einer bevorzugten Ausbildungsform kann die Membran die Öffnung in dem die Öffnung übergreifenden Bereich gegen Dichtungsrichtung unter Ausbildung einer ringförmigen Ausstülpung durchsetzen. Es kann die Membran in dem die Öffnung übergreifenden Bereich eine in Dichtungsrichtung geöffnete ringartige Rinne ausbilden.
  • Die Ausstülpung kann einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt mit zwei Schenkeln und einem Quersteg aufweisen. Kraftmechanisch günstig können die beiden Schenkel gleich groß ausgebildet sein. Der Querschnitt kann bezüglich einer Öffnungsachse der Öffnung spiegelsymmetrisch ausgebildet sein. Zur stärkeren Druckfestigkeit der Membran können die Schenkel bauchig von einander weggewölbt sein. Sie können bezüglich eines Innenraumes der Ausstülpung konvex nach außen gewölbt ausgebildet sein. Ferner kann der Quersteg zur verbesserten Formstabilität und zur Belastbarkeit eine verstärkte Wandung aufweisen.
  • Die Membranvorrichtung kann eine Krafterzeugung aufweisen, mittels derer eine Spannkraft gegen Dichtungsrichtung bezüglich der Drehachse des Absperrkörpers vorzugsweise vollumfänglich in den die Öffnung übergreifenden Bereich der Membran einleitbar ist. Damit kann die Membran gegen Dichtungsrichtung in diesem übergreifenden Bereich gegen einen Druck des Strömungsmediums formstabil gehalten werden.
  • Ist eine oben beschriebene Ausstülpung vorgesehen, so kann diese Spannkraft vorzugsweise auf den Boden der Ausstülpung bzw. den Quersteg der im Querschnitt U-förmigen Ausstülpung einwirken. Bei Verdrehung des Absperrkörpers und damit der Membran zum Öffnen und Schließen des Rohrschalters kann sich der Boden der Ausstülpung aus einer neutralen Position, d.h. einer Position mit minimaler Drehbelastung der Membran, in die Schließ- und/oder Offenposition hinein anheben. Dieser Formveränderung der Membran wirkt die Spannkraft entgegen.
  • Insbesondere für Rohrschalter mit in Einbaulage oberhalb des Strömungsabschnitts angeordneter Membranvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Krafterzeugung ein Bauteil aufweist, das zur Erzeugung der Spannkraft mit seiner Gewichtskraft auf den die Öffnung übergreifenden Bereich auflastet. Vorteilhaft einfach kann das Bauteil als Hohlzylinder ausgebildet sein, wobei der Hohlzylinder stirnseitig flächig auf den überspannenden Bereich auflastet. Hierbei kann der Hohlzylinder einen mittleren Radius aufweisen, der gleich dem mittleren Radius der Öffnung ist. Insbesondere im Falle der Ausbauchung ist vorgesehen, dass die Wandstärke des Hohlzylinders kleiner als die radiale Breite der Öffnung ist. Hierbei kann die Wandstärke weniger als 80%, vorzugsweise weniger als 60 oder weniger als 50% der radialen Breite der Öffnung betragen. Die Membran kann in dem die Öffnung übergreifenden Bereich eine Aufnahme für das Bauteil zu dessen insbesondere radialen Lagefixierung an der Membran aufweisen.
  • Das Bauteil ist vorzugsweise aus Metall, insbesondere aus Edelstahl, gefertigt. Es kann über den gesamten Umfang des Quersteges gegen Dichtungsrichtung auf den Quersteg auflasten.
  • Die Krafterzeugung kann eine Federvorrichtung zur Einleitung einer vorzugsweise einstellbaren Federkraft als Spannkraft in den die Öffnung übergreifenden Bereich aufweisen. Hierzu kann eine Krafteinleitung beispielsweise in Form einer Ringsscheibe vorgesehen sein, mittels derer die Federkraft gegen Dichtungsrichtung in die Membran eingeleitet werden kann. Die Federkraft kann in Abhängigkeit beispielsweise von der Differenz der beiden spezifischen Dichten von Strömungsmedium und Flüssigkeit als Regelgröße regelbar sein. Insbesondere bei einer nicht senkrechten oder sogar waagerechten Drehachse kann infolge einer geringeren Dichte der Flüssigkeit im Vergleich zu der Dichte des Strömungsmediums in der Rohrleitung ein Aufschwimmen und damit eine Formveränderung der Ausstülpung auftreten. Im umgekehrten Fall kann ein Ausbauchen der Ausstülpung auftreten.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des Rohrschalters kann das Bauteil federbelastet sein. Hierzu kann die Federbelastung bezüglich der Drehachse axial erfolgen. Idealerweise erfolgt eine axiale Einleitung der Federbelastung in die Membran umfänglich gleichmäßig. Es können über den Umfang an mindestens zwei Stellen, vorzugsweise an mindestens drei oder vier Stellen jeweils eine Federkrafteinleitung erfolgen. Die Stellen können kraftmechanisch günstig umfänglich gleich voneinander beabstandet angeordnet sein. Pro Krafteinleitungsstelle kann eine vorteilhaft axial geführte Druckfeder vorgesehen sein. Die Druckfeder kann in einem als Führungszylinder ausgebildeten Hohlzylinder geführt und vorzugsweise an demselben endseitig gelagert angeordnet sein. Der Führungszylinder seinerseits kann teleskopierbar in einem Außenzylinder geführt angeordnet sein, wobei der Außenzylinder an dem Gehäuse gegengelagert angeordnet sein kann. Es ist jedoch auch eine beliebige andere axiale Führung der Druckfeder einsetzbar.
  • Insbesondere dann, wenn, wie beispielsweise bei einem üblichen als Kugelhahn oder als Klappe ausgebildeten Rohrschalter, wenig Bauraum für die Membranvorrichtung vorgesehen sein kann, kann die Membran der Membranvorrichtung in Anpassung an den geringen Bauraum eine faltenbalgartig ausgebildet sein. Hierzu können die Falten der Membran bezüglich der Drehachse axial hintereinander angeordnet sein.
  • Es können die Falten der Membran hinsichtlich der Drehbewegung hintereinander angeordnet sein. Damit können sich die Teilverdrehungen der einzelnen Falten mit der Drehbewegung des Absperrabschnitts um 90° zu der gesamten Drehbewegung aufsummieren. Es kann die Drehbewegung der Membran entsprechend über die einzelnen Falten verteilt erfolgen. Auch hier kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Membran in der Nullposition in 45° zwischen der Schließposition bei 0° und der Offenposition bei 90° des Absperrabschnitts unverdreht angeordnet ist.
  • Die Membranvorrichtung kann auf dem Absperrkörper, insbesondere auf dem Betätigungsabschnitt des Absperrkörpers, geführt angeordnet sein. Die Falten und der Betätigungsabschnitt des Absperrkörpers können einen ersten Bereich des Freiraums begrenzen, wobei sich in Dichtungsrichtung hinter der Membranvorrichtung ein zweiter Bereich des Freiraums anschließen kann. Beide Bereiche des Freiraumes können mit der Flüssigkeit gefüllt sein. Beide Bereiche des Freiraumes können strömungswirksam miteinander verbunden sein. Hierdurch kann ein permanenter Druckausgleich zwischen dem ersten und zweiten Freiraumbereich erfolgen.
  • Die faltenbalgähnliche Membran kann radial außen dichtend an dem Gehäuse bzw. an dessen Kopfstück angreifen. Somit kann die Faltenbalg ähnliche Membranvorrichtung radial außen und das Gehäuse, insbesondere das Kopfstück innenseitig einen Flüssigkeit gefüllten dritten Freiraumbereich begrenzen. Hierbei kann der dritte Freiraumbereich mit einer Flüssigkeit gefüllt sein, die sich zumindest von der Flüssigkeit in dem ersten Freiraumbereich unterscheidet.
  • Die faltenbalgartige Membran kann einstückig ausgebildet sein. Die faltenbalgartige Membran kann alternativ aus mehreren Teilmembranen aufgebaut sein. Hierzu können mindestens drei bezüglich der Drehachse axial beabstandete und Falten bildende Teilmembrane und zwar eine in Dichtungsrichtung vordere Teilmembran, eine in Dichtungsrichtung hintere Teilmembran und eine zwischen vorderer und hinterer Teilmembran angeordnete mittlere Teilmembran vorgesehen sein.
  • Die faltenbalgähnliche Membranvorrichtung kann radial außenseitig einen Flüssigkeit gefüllten dritten Freiraumbereich begrenzen. Das Gehäuse, insbesondere das Kopfstück, kann innenseitig den Flüssigkeit gefüllten dritten Freiraumbereich begrenzen. Die Begrenzung des dritten Freiraumraumbereichs durch die Außenseite der Membranvorrichtung und die Innenseite des Kopfstücks kann zumindest in axialer Höhe zu der Membranvorrichtung erfolgen. Der zweite Freiraumraumbereich kann von der in Dichtungsrichtung hinterer Teilmembran begrenzt werden. Die hintere Teilmembran kann zwischen dem drittem Freiraumraumbereich und zweiten Freiraumraumbereich des Freiraumes angeordnet sein. Die einzelnen Freiraumbereiche können untereinander Druck ausgleichend in Verbindung stehen.
  • Die vordere Teilmembran kann radial innen an dem Führungsabschnitt des Absperrkörpers dichtend festgelegt sein. Die vordere Teilmembran kann radial außen innenseitig an einem vorderen Stützkörper an einem hierzu benachbarten Stützkörper festgelegt sein. Alternativ kann die vordere Teilmembran radial innen an dem vorderen Stützkörper und radial außen an einem in Dichtungsrichtung benachbarten Stützkörper festgelegt sein.
  • Die mittlere Membran kann radial außen und in Dichtungsrichtung hinten an einem ersten Stützkörper bzw. an dem benachbarten Stützkörper und radial innen einen in Dichtungsrichtung hieran anschließenden Stützkörper festgelegt sein. Auf diese Weise können die einzelnen Teilmembrane Drehmoment übertragungswirksam an dem an diesem benachbarten Stützkörper zwei benachbarte Stützköper oder einen Stützkörper mit dem Betätigungsabschnitt bzw. mit der Innenseite des Gehäuses festgelegt sein.
  • Vorteilhaft kann sich der Flüssigkeit in dem dritten Freiraumbereich von der Flüssigkeit in den beiden anderen Freiraumbereichen unterscheiden. Es kann sich chemisch neutral zu dem Strömungsmedium verhalten.
  • Die in Dichtungsrichtung vordere Teilmembran kann radial innen dichtschlüssig vorzugsweise unmittelbar an dem Absperrkörper und die in Dichtungsrichtung hintere Teilmembran kann radial außen dichtschlüssig an dem Gehäuse festgelegt sein. Dies hat zur Folge, dass die faltenbalgartige Membran minimal 1,5 „Falten“ aufweisen kann. Eine Falte kann zwei Teilmembranen aufweisen.
  • Der Betätigungsabschnitt des Absperrkörpers kann einen schaftartigen Lagerabschnitt aufweisen. Die Membranvorrichtung kann ringartige Stützkörper aufweisen, von denen alle oder die überwiegende Anzahl jeweils auf dem Führungsabschnitt drehbeweglich gelagert angeordnet sind. An diesen ringartigen Stützkörpern können die Teilmembrane vorzugsweise unter Vorspannung festgelegt angeordnet sein.
  • Die einzelnen Teilmembranen können radial endseitig indirekt anschließend angeordnet sein, wobei sie beispielsweise an einem Stützkörper radial endseitig unmittelbar festgelegt sind. Sie können jedoch auch radial außen über den Stützkörper geführt endseitig unmittelbar aneinander anschließen, d.h. verbunden, wie verschweißt, angeordnet sein.
  • Es können zwei benachbarte Stützkörper mittels einer einzelnen Teilmembran drehflexibel verbunden sein, wobei diese Teilmembran die beiden Stützkörper unter Ausbildung einer freien Membranlänge überbrückt. Diese Teilmembran kann radial außen an einem der benachbarten Stützkörper und radial innen an dem anderen benachbarten Stützkörper angreifen.
  • Der eine der benachbarten Stützkörper kann als radial größerer Stützkörper einen Außendurchmesser aufweisen, mit dem er sich radial außen, vorzugsweise bis auf einen Schlupf, innenseitig an das Gehäuse heran ragend erstreckt. Der andere der benachbarten Stützköper kann als radial kleinerer Stützkörper einen Außendurchmesser kleiner als der des größeren Stützkörpers aufweisen, wobei die Differenz der beiden Außendurchmesser vorzugsweise etwa gleich oder gleich der freien Membranlänge ist.
  • Alternativ zu der Ausführungsform des Rohrschalters mit faltenbalgähnlicher Membranvorrichtung mit mehreren Einzelmembranen kann die Membranvorrichtung lediglich eine einzige einstückige faltenbalgförmige Membran aufweisen. Diese kann ebenfalls an den ringartigen Stützkörper vorzugsweise unter Vorspannung gehalten angeordnet sein. Von den Stützkörpern können alle oder die überwiegende Anzahl jeweils auf dem Führungsabschnitt drehbeweglich gelagert sind. Alternativ zu den ringartigen Stützkörpern kann auch eine Schraubenfeder als Stützkörper vorgesehen sein.
  • In einer alternativen Ausführungsform des Rohrschalters kann die Membran bzw. können zumindest einige der Teilmembrane einen Membrankörper aus einem elastischen Werkstoff aufweisen, in dem Verstärkungsstrukturen eingearbeitet oder eingebettet sind. In einer Matrix aus dem elastischen Werkstoff können Verstärkungsstrukturen eingearbeitet oder eingebettet sein. Die Verstärkungsstrukturen sind vorteilhaft anisotrop in der Membran angeordnet. Hierbei können die Verstärkungsstrukturen kraftmechanisch günstig so ausgerichtet sein, dass ihre mechanische Zugfestigkeit in Richtung der zu erwartenden maximalen Belastung beim Öffnen bzw. Schließen des Rohrschalters maximal ist. Dank der Kräfte aufnehmenden Verstärkungsstrukturen kann der Membrankörper dünner und damit leichter verformbar ausgebildet werden. Vorzugsweise sind zwischen den Verstärkungsstrukturen Zwischenräume ohne Verstärkungsstrukturen vorgesehen.
  • Die Verstärkungsstrukturen können längliche Verstärkungselemente, insbesondere band-, faser- oder kordelartige Verstärkungselemente aufweisen. Diese können eine verhältnismäßig geringe elastische Dehnung aufweisen, wie es bei Kunststofffasern oder Baumwollfasern der Fall ist. Diese sind insbesondere für den Einsatz bei den oben beschriebenen Ausbildungsformen des Rohrschalters mit einer eine Ausstülpung aufweisenden Membran geeignet. Der Einsatz von Verstärkungsstrukturen aus einem stärker elastischem bis weichelastischen Werkstoff, wie Gummi, Kautschuk oder Silikon, sind insbesondere bei einer faltenartigen Membran vorteilhaft. Die Verstärkungsstrukturen können durch Verdickungen des Membranwerkstoffes gebildet sein.
  • Vorzugsweise erstrecken sich die länglichen Verstärkungselemente in unbelasteter Position, wie in oben beschriebener Nullposition, der Membran radial zu Drehachse. Damit können die Verstärkungselemente strahlenförmig auseinander laufend in den Membrankörper eingebettet angeordnet sein.
  • Der Rohrschalter kann in einer weiteren Ausbildungsform eine Ventilvorrichtung mit Ventilen aufweisen, mittels derer der Freiraum von außen befüllbar und/oder durchspülbar ist.
  • Die Dichtungsvorrichtung kann, in Dichtungsrichtung axial nach hinten beabstandet zur Membranvorrichtung angeordnet, eine axiale Dichtung, wie Gleitringdichtung oder Stopfbuchsendichtung, aufweisen.
  • Zum Schutz und/oder zur Erhöhung einer leichten Drehbeweglichkeit des Sperrelementes in dem Rohrschalter kann die für den Freiraum beziehungsweise die Freiräume vorgesehene Flüssigkeit Schmiermittel und/oder Imprägniermittel aufweisen. Damit kann eine Selbstschmierung des Sperrelementes und eine erhöhte Dichtigkeit der Stopfbuchse erzielt werden. Ferner kann einer möglichen Korrosion entgegengewirkt werden.
  • Der Rohrschalter kann als Kegelhahn, Drehschieber oder Klappe ausgebildet sein. Der Absperrabschnitt kann beispielsweise als Klappe oder auch, jeweils mit Durchgangsöffnung für das Strömungsmedium, als Kugel oder Kegel ausgebildet sein.
  • Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand mehrerer in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsformen des Rohrschalters näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
  • 1 einen Längsschnitt einer ersten Ausführungsform eines Rohrschalters,
  • 2 einen Ausschnittsvergrößerung I aus 1,
  • 3 einen Längsschnitt einer zweiten Ausführungsform des Rohrschalters,
  • 4 einen Teillängsschnitt einer dritten Ausführungsform des Rohrschalters,
  • 5 einen Längsschnitt einer vierten Ausführungsform des Rohrschalters,
  • 6a und 6b jeweils eine Ausschnittsvergrößerung etwa der Ausschnittsvergrößerung VI gemäß 5 und
  • 7 eine Draufsicht auf eine schematische Darstellung einer ringförmigen Membran.
  • In den 1 bis 8 werden Längsschnittsansichten und Detailschnittansichten von insgesamt vier Ausführungsformen eines Rohrschalters 1 gezeigt. Der Rohrschalter dient zur Absperrung von hier nicht gezeigten Rohrleitungen. Er weist einen in einen Strömungsabschnitt 2 der Rohrleitung hinein ragenden und von außen betätigbaren Absperrkörper 3 zur Absperrung eines Strömungsweges s eines Fluids, wie Flüssigkeit oder Gas, und ein Gehäuse 4 mit dem Strömungsabschnitt 2 auf.
  • Der Absperrkörper 3 ist um eine Drehachse a in einem Drehwinkel β hier von 90° zum Strömungsweg s zwischen einer hier jeweils dargestellten Schließposition und einer Offenposition drehbar gelagert. Dies ist in 7 schematisch gezeigt. Ferner ist der Absperrkörper 3 mittels einer eine Membranvorrichtung 5 aufweisenden Dichtungsvorrichtung 6 in einer Dichtungsrichtung d von innen nach außen gegen das Gehäuse 4 abgedichtet.
  • Die Membranvorrichtung 5 weist eine Membran 7 auf, die in Dichtungsrichtung d hinten mit einer Flüssigkeit, wie Öl, Wasser oder wässrige Lösung, hinterfüllt ist. Die Flüssigkeit ist in den 1 und 2 mittels kleiner Kreise symbolisch dargestellt, wobei hier diese Symbolik keine Eigenschaft der Flüssigkeit repräsentiert.
  • Die Membran ist zwischen einem Raum 8 für das Fluid und einem Freiraum 9 mit der Flüssigkeit angeordnet. Hierbei begrenzt die Membran 7 den Raum 8 und den Freiraum 9. Die Membran 7 ist zumindest im Wesentlich oder vollständig rotationssymmetrisch zur Drehachse a ausgebildet.
  • Bei den Ausführungsformen des Rohrschalters 1 gemäß den 1 bis 4 ist die Membran 7 jeweils ringartig ausgebildet, wobei die Membran 7 radial innen dichtschlüssig an dem Absperrkörper 3 und radial außen dichtschlüssig an dem Gehäuse 4 angreift.
  • Das Gehäuse 4 weist ein sich bezüglich des Strömungsweges w seitlich von dem Strömungsabschnitt 2 erstreckendes Kopfstück 4.1 auf, in dem der Absperrkörper 3 mit einem Betätigungsabschnitt 3.1 um die Drehachse a drehbar gelagert ist und aus dem der Absperrkörper 3 mit einem Absperrausschnitt 3.1 in den Strömungsabschnitt 2 des Gehäuses 4 hinein ragt. Die Membranvorrichtung 6 sitzt in allen hier gezeigten Ausführungsformen des Rohrschalters 1 radial auf dem Betätigungsabschnitt 3.1 des Absperrkörpers 3 auf. Der Betätigungsabschnitt 3.1 ragt zur Betätigung von außen aus dem Gehäuse 4 heraus.
  • Prinzipiell vorgesehen, aber zur leichteren Lesbarkeit der Figuren lediglich in den 1, 2, 5 und 6 gezeigt, ist eine Ventilvorrichtung 10 zur Entlüftung und/oder Befüllung bzw. Spülung des Freiraumes 9 vorgesehen. Hierzu sind in den hier gezeigten Ausführungsformen des Rohrschalters 1 entsprechende Entlüftungsventile 10.1 und Befüllungsventile 10.2 vorgesehen. Beide Ventile 10.1, 10.2 sind jedoch lediglich den 1 und 2 entnehmbar und zwar sind kopfseitig ein Entlüftungsventil 10.1 und seitlich ein Befüllungsventil 10.2 sichtbar. Von den Ventilen 10.1, 10.2 führt jeweils ein Kanal 10.3 in den Freiraum 9.
  • Ebenfalls in diesen Ausführungsformen gemäß den 1, 2, 5 und 6 ist in Dichtungsrichtung d hinten und axial beabstandet zu der Membranvorrichtung 5 eine Stopfbuchsendichtung 11 mit Stopfbuchsenring 11.1 und Brille 11.2 vorgesehen, wobei die Brille 11.2 gegen Dichtungsrichtung d gegen den Stopfbuchsenring 11.1 verschraubbar ist. Dies hat den Vorteil, dass eventuell an dem Absperrkörper 3 von dem Freiraum 9 axial in Dichtungsrichtung d nach außen dringende Leckage mit Flüssigkeit von dem Stopfbuchsenring 11.1 aufgenommen werden kann, wobei dieser in Folge der Aufnahme sogar noch besser abdichtet.
  • Wie in den 1 bis 6 angedeutet, ist die Membran 7 von dem Freiraum 9 zu dem Raum 8 hin konvex gewölbt ausgebildet. Dieses soll einen Betriebszustand mit Flüssigkeit gefülltem Freiraum 9 wiedergeben, in dem die Membran 7 auch unter Einfluss der Schwerkraft in den Freiraum 9 entsprechend konvex gewölbt ist. Falls unerwartet geringfügige Leckagen auftreten sollten, kann sich die Membran 7 aufgrund des Flüssigkeitsverlustes bis zu einem bestimmten Grad in den Freiraum 9 hinein konvex wölben, welches jeweils durch eine gestrichelte gebogene Linie angedeutet ist. Damit ist innerhalb eines bestimmten Rahmens auch bei Leckage eine weitgehende Dichtungssicherheit des Rohrschalters 1 vorhanden. Ähnlich kann die Membran auf plötzliche Druckschwankungen im Raum reagieren.
  • Die Membran 7 ist radial innen und radial außen jeweils mit dem ihr zugeordneten Bauteil dichtschlüssig verbunden, indem sie mittels einer Niederhaltung, wie eine Ringscheibe 12, mit dem Bauteil verschraubt ist. Dies ist in dieser Einzelheit lediglich in den 3 und 4 gezeigt.
  • Die Membran 7 ist in der Ausführungsform des Rohrschalters 1 gemäß den 1 und 2 frei gespannt angeordnet, wobei sie radial außen und in Dichtungsrichtung d hinten ortsfest an einer an dem Kopfstück 4.1 festgelegten Ringplatte 4.4 sowie radial innen und in Dichtungsrichtung d vorn an dem Absperrköper 3 festgelegt angeordnet ist. Die Membran 7 ist in den übrigen Ausführungsformen des Rohrschalters 1 mittels einer Stützvorrichtung 13 der Membranvorrichtung 5 abgestützt angeordnet, mittels derer die Membran 7 in einer vorgeschriebenen Form gehalten wird.
  • Bei den Ausführungsformen des Rohrschalters 1 gemäß den 3 und 5 ist vorgesehen, dass die Stützvorrichtung 13 ein radial äußeres Ringelement 14.1, das dichtend an dem Gehäuse 4 festgelegt ist, und ein radial inneres Ringelement 14.2 aufweist, das dichtend an dem Betätigungsabschnitt 3.1 festgelegt ist, wobei die Membran 7 radial außen dichtend an dem äußeren Ringelement 14.1 und radial innen an dem inneren Ringelement 14.2 festgelegt ist. Hierbei liegt die Membran 7 in Dichtungsrichtung d hinten auf den Ringelementen 14.1, 14.2 auf und ist über Niederhaltung durch die Ringscheiben 12 mit den Ringelementen 14.1, 14.2 verschraubt.
  • Dabei sind die Ringelemente 14.1, 14.2 jeweils als Ringscheiben ausgebildet. Sie sind, wie den 3 und 4 entnehmbar, in einer gemeinsamen radialen Ebene E und unter Begrenzung einer ringartigen Öffnung 15 radial beabstandet zueinander angeordnet. Das äußere Ringelement 14.1 liegt radial außen an dem Kopfstück 4.1 ab. Das innere Ringelement 14.2 ist radial innen in Höhe des Lagerabschnitts 3.3 mit dem Betätigungsanschnitt 3.1 verschweißt angeordnet. Die Membran 7 überdeckt mit einem Bereich 16 die Öffnung 15.
  • In der hier gezeigten Ausführungsform des Rohrschalters 1 durchsetzt die Membran 7 in den die Öffnung 15 übergreifenden Bereich 16 gegen Dichtungsrichtung d unter Ausbildung einer ringförmigen Ausstülpung 17. Diese Ausstülpung 17 ist konvex nach außen ausgebeult. Die ringförmige Ausstülpung 17 weist einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt mit zwei gleichen Schenkeln 17.1 und einem in seiner Wandung verstärkten Quersteg 17.2 auf. Infolge des verstärkten Querstegs 17.2 konzentriert sich die umfängliche Verformung der Membran 7 beim Öffnen und Schließen des Rohrschalters 1 im Wesentlichen auf die Schenkel 17.1. Infolge der ihrer gleichen Ausbildung werden die Schenkel 17.1 bei der Betätigung des Rohrschalters 1 entsprechend gleich verformt.
  • Die Membranvorrichtung 5 weist in den hier gezeigten Ausführungsformen des Rohrschalters gemäß den 3 und 4 zusätzlich eine Krafterzeugung 18 auf, mittels derer eine Spannkraft K gegen Dichtungsrichtung d umfänglich in den die Öffnung 15 übergreifenden Bereich 16 der Membran 7 einleitbar ist. Mittels dieser Spannkraft K kann die Membran 7 im Bereich der Ausstülpung 17 gegen einen Rohrdruck in den Strömungsabschnitt 2 abgestützt gehalten werden. Die Spannkraft K wird hier umfänglich und radial mittig in den Quersteg 17.2 eingeleitet.
  • Gemäß 3 weist die Krafterzeugung 18 ein als Hohlzylinder 18.1 ausgebildetes Bauteil auf. Der Hohlzylinder 18.1 ist konzentrisch zur Drehachse d angeordnet und liegt stirnseitig auf dem Quersteg 17.2 auf. Damit wird der Quersteg 17.2 über seinen gesamten Umfang gleichmäßig durch den Hohlzylinder 18.1 belastet. Zur radialen Lagefixierung des Hohlzylinders 18.1 ist oberseitig des Quersteges 17.2 eine Aufnahme 17.3 für den Hohlzylinder 18.1 vorgesehen. Der Hohlzylinder 18.1 ist aus rostfreiem Stahl gefertigt. Der Hohlzylinder 18.1 ist in der Flüssigkeit angeordnet.
  • Bei der Ausführungsform des Rohrschalters 1 gemäß 4 weist die Krafterzeugung 18 zur Erzeugung der Spannkraft K zusätzlich eine Federvorrichtung 18.2 mit über den Umfang gleich beabstandeten Druckfedern 18.3 auf, die gegen Dichtungsrichtung auf die Aufnahme 17.3 des Quersteges 17.2 unter Gegenlagerung an dem Gehäuse 4 einwirken. Hierbei sind die Druckfedern 18.3 jeweils in einem Führungszylinder 18.4 geführt, der seinerseits teleskopierbar geführt in einen Außenzylinder 18.5 eingreift. In Dichtungsrichtung d vorne ist stirnseitig des Führungszylinders eine Auflagerung 18.6 für die Druckfeder 18.3 und den Führungszylinder 18.4 vorgesehen, die unter Lagefixierung in ein in der Aufnahme 17.3 des Quersteges 17.2 angeordnetes U-Profil 18.7 eingreift. In Dichtungsrichtung hinten ist die Druckfeder 18.3, an einem Dorn 18.8 geführt, an dem Kopfstück 4.1 gegengelagert. Die Federvorrichtung 18.2 ist in dem Freiraum 9 angeordnet. Sie ist von der Flüssigkeit umgeben.
  • Das Kopfstück 4.1 weist hier einen gewölbten Deckel 4.2 auf, wobei der Deckel 4.2 mit dem übrigen Kopfstück 4.1 unter Einklemmen der Membran 7 radial außen verschraubt. Hierbei dient die Membran 7 zugleich als Ringdichtung zwischen Deckel 4.2 und Kopfstück 4.1.
  • Es ist zusätzlich ein Abstandshalter 18.9 in Form eines auf dem Betätigungsabschnitt 3.1 des Absperrkörpers 3 aufsitzenden Ringes vorgesehen. Dorn 18.8 und Außenzylinder 18.5 sind in Dichtungsrichtung d hinten an einer der Wölbung des Deckels 4.2 angepassten Ringplatte 18.10 festgelegt. Außenzylinder 18.5, Dorn 18.8 und Ringplatte 18.10 sind kraftschlüssig, hier mittels Schweißens, miteinander verbunden.
  • In der Ausführungsform des Rohrschalters 1 gemäß den 5, 6a und 6b ist die Membran 7 faltenbalgähnlich ausgebildet und auf dem Absperrkörper 3 geführt angeordnet. Hierbei begrenzen die Falten 7.1 der Membran 7 und der Absperrkörper 3 einen ersten Bereich 9.1 des Freiraumes 9. In Dichtungsrichtung d hinter der Membranvorrichtung 5 schließt sich ein zweiter Bereich 9.2 des Freiraumes 9 an. Die faltenbalgähnliche Membran 7 ist hier einstückig ausgebildet, wobei sich die Falten 7.1 bezüglich der Drehbewegung um die Drehachse a hintereinander anschließend angeordnet sind.
  • Der Betätigungsabschnitt 3.2 des Absperrkörpers 3 weist einen schaftförmigen Lagerabschnitt 3.3 auf, auf dem als Teil der Stützvorrichtung 13 in alternierender Folge ringartige erste Stützkörper 19.1 und ringartige zweite Stützkörper 19.2 drehbeweglich gelagert sind. Über diese Stützkörper 19.1, 19.2 ist die Membran 7 unter Ausbildung der Falten 7.2 geführt. Beide Stützkörper 19.1, 19.2 weisen einen radial innen liegenden Basisabschnitt 20.1 auf. Bei zweiten Stützkörpern 19.2 erstreckt sich von dem Basisabschnitt 20.1 ein Spannabschnitt 20.2 radial nach außen innenseitig bis zu dem Gehäuse 4 hin.
  • Der in den 5 gezeigte Rohrschalter 1 ist Klappe ausgebildet, wobei die Membran 7 radial innen und in Dichtungsrichtung vorn an einem ersten Stützkörper 19.1 festgelegt ist, der seinerseits über eine Ringscheibe 12.1 an dem Lagerabschnitt 3.3 lagefixiert ist. Die Membran ist radial außen und in Dichtungsrichtung d hinten unmittelbar innenseitig an dem Kopfstück 4.1 festgelegt. In das Kopfstück 4.1 eingelassen sind Entlüftungsventil 10.1 und Befüllungsventil 10.2, die jeweils über einen Kanal 10.3 mit dem zweiten Bereich 9.1 des Freiraumes 9 verbunden sind, wobei der Kanal 10.3 über eine in der Ringplatte 4.4 eingebrachte Durchgangsöffnung 4.5 in den Freiraum einmündet. Die Membran 7 ist einstückig ausgebildet und über zweite Stützkörper 19.2 radial gespannt angeordnet.
  • Von dem Rohrschalter 1 gemäß den 6a und 6b wird jeweils lediglich eine Ausschnittsvergrößerung gezeigt, die etwa dem in 5 gezeigten gestrichelt umrandeten Bereich mit einer Membranvorrichtung 5 entspricht. In beiden den 6a und 6b ist der Rohrschalter 1 als Kugelhahn ausgebildet.
  • Gemäß 5 und 6a ist die faltenbalgartige Membran einstückig ausgebildet. Abweichend zu 5 ist in den 6a und 6b in Dichtungsrichtung d vorn jeweils ein dritter Stützkörper 19.3 vorgesehen, der über einen Dichtungsring 21 radial außen innenseitig an dem Kopfteil angreift. Der dritte Stützkörper 19.3 ist über einen weiteren Dichtungsring 21 mit dem Absperrkörper 3 verschraubt. Damit bildet dieser dritte Stützkörper als Schutz für die Membranvorrichtung eine Barriere zu dem Raum 8 hin. Zwischen Gehäuse 4 und Absperrabschnitt 3.2 des Absperrkörpers 3 ist bei diesem als Kugelhahn ausgebildeten Rohrschalter konstruktionsbedingt eine Spalt 22 angeordnet. Beim Schließvorgang des Kugelhahn wird das diesen Spalt 22 durchströmenden Fluid ähnlich wie bei einer Düse hier schlagartig beschleunigt, so dass an der Membranvorrichtung 5 eine entsprechend hohe Drucksteigerung auftreten würde, wenn nicht der dritte Stützkörper 19.3 als Barriere fungieren würde. Vorgesehene Schrauben 12 zur Verschraubung des dritten Stützkörpers mit dem Absperrkörper 3 sind jeweils über eine radial innen liegende axiale Durchgangsöffnungen 4.5 zu dem dritten Stützkörper 19.3 hin einsetzbar. Diese Durchgangsöffnungen 4.5 verbinden zudem den ersten Freiraumbereich 9.1 mit dem zweiten Freiraumbereich 9.2.
  • Bei dem Rohrschalter 1 gemäß 6b ist die Membran aus einzelnen Teilmembranen 7.2 aufgebaut. Diese greifen jeweils dichtschlüssig radial an den Stützkörpern 19.1, 19.2, 19.3 an, wobei sie jeweils unter Ausbildung einer freien Länge f benachbarte Stützkörper 19.1, 19.2, 19.3 miteinander verbinden. Im Bereich der freien Länge f findet jeweils die überwiegende Drehverformung der Membran 7 bei Betätigung des Rohrschalters 1 statt. Die zweiten Stützkörper 19.2 sind endseitig kopfartig erweitert, wodurch die Membran 7 über ihre freie Membranlänge l unbehinderter drehverformt werden kann.
  • Zur Verringerung der Verdrehbelastung der Membran 7 ist vorgesehen, dass sie in einer Nullposition 0 bei einem halben Drehwinkel ß, also bei 45°, bezüglich der Verdrehung unbelastet ist und aus dieser Nullposition 0 um +45° bzw. –45° in die Schließposition S bzw. in die Offenposition O hinein verdreht wird. Dieser Sachverhalt ist in 7 anhand einer Draufsicht auf eine schematische Einzeldarstellung einer ringförmigen Membran 7 gezeigt.
  • Die Membran 7 gemäß 7 weist zudem einen Membrankörper 7.1 aus einem elastischen Werkstoff auf, in den zusätzliche Verstärkungsstrukturen 23, hier in Form von länglichen Verstärkungselementen 24, eingebettet sind. Diese Verstärkungselemente 24 sind rein exemplarisch an drei Stellen und in den drei Positionen Nullposition 0, Schließposition S und Offenposition O gezeigt, wobei die Verstärkungselemente 24 in der Nullposition 0 mit durchgehender Doppellinie, in der Schließposition S mit gepunkteter Doppellinie und in der Offenposition mit gestrichelter Doppellinie dargestellt ist. In der Nullposition 0 erstrecken sich die Verstärkungselemente 24 rein radial, während sie in der Schließposition und der Offenposition jeweils um 45° verdreht und entsprechend gedehnt angeordnet sind.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Rohrschalter
    2
    Strömungsabschnitt
    3
    Absperrkörper
    3.1
    Betätigungsabschnitt
    3.2
    Absperrabschnitt
    3.3
    Lagerabschnitt
    4
    Gehäuse
    4.1
    Kopfstück
    4.2
    Deckel
    4.3
    Verengungsbauteil
    4.4
    Ringplatte
    4.5
    Durchgangsöffnung
    5
    Membranvorrichtung
    6
    Dichtungsvorrichtung
    7
    Membran
    7.1
    Falte
    8
    Raum
    9
    Freiraum
    9.1
    erster Bereich
    9.2
    zweiter Bereich
    10
    Ventilvorrichtung
    10.1
    Entlüftungsventil
    10.2
    Befüllungsventil
    10.3
    Kanal
    11
    Stopfbuchsendichtung
    11.1
    Stopfbuchsenring
    11.2
    Brille
    12.1
    Ringscheibe
    12.2
    Schraube
    13
    Stützvorrichtung
    14.1
    äußere Ringelement
    14.2
    inneres Ringelement
    15
    Öffnung
    16
    Bereich
    17
    Ausstülpung
    17.1
    Schenkel
    17.2
    Quersteg
    17.3
    Aufnahme
    18
    Krafterzeugung
    18.1
    Hohlzylinder
    18.2
    Federvorrichtung
    18.3
    Druckfeder
    18.4
    Führungszylinder
    18.5
    Außenzylinder
    18.6
    Auflagerung
    18.7
    U-Profil
    18.8
    Dorn
    18.9
    Abstandshalter
    18.10
    Ringplatte
    19.1
    erster Stützkörper
    19.2
    zweiter Stützkörper
    19.3
    dritter Stützkörper
    20.1
    Basisabschnitt
    20.2
    Spannabschnitt
    21
    Dichtungsring
    22
    Spalt
    23
    Verstärkungsstruktur
    24
    Verstärkungselement
    a
    Drehachse
    d
    Dichtungsrichtung
    f
    freie Länge
    w
    Strömungsweg
    E
    Ebene
    K
    Spannkraft
    ß
    Drehwinkel
    0
    Nullposition
    O
    Offenposition
    S
    Schließposition
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 0278417 B1 [0003]
    • DE 2913022 [0004]
    • DE 1147454 [0005]

Claims (22)

  1. Rohrschalter (1) für Rohrleitungen mit einem in einen Strömungsabschnitt (2) der Rohrleitung hineinragenden und von außen betätigbaren Absperrkörper (3) zur Absperrung eines Strömungsweges (w) eines Fluids, wie Flüssigkeit oder Gas, und einem Gehäuse (4), mit dem Strömungsabschnitt (2), wobei der Absperrkörper (3) um eine Drehachse (a) in einem Drehwinkel (ß) größer Null zum Strömungsweg (w) von außen betätigbar zwischen einer Schließposition (S) und einer Offenposition (O) drehbar gelagert ist und mittels einer eine Membranvorrichtung (5) mit Membran (7) aufweisenden Dichtungsvorrichtung (6) in einer Dichtungsrichtung (d) von innen nach außen gegen das Gehäuse (4) abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (7) in Dichtungsrichtung (d) hinten mit einer Flüssigkeit, wie Öl, Wasser oder wässrige Lösung, hinterfüllt ist, wobei die hinterfüllte Flüssigkeit Druck übertragungswirksam an der Membran (7) sowie an dem Gehäuse (4) und/oder dem Absperrkörper (3) anschließt.
  2. Rohrschalter (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (7) zwischen einem Raum (8) für das Fluid und einem Freiraum (9) mit der Flüssigkeit angeordnet ist, wobei die Membran (7) den Raum (8) und den Freiraum (9) begrenzt.
  3. Rohrschalter (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (7) ringartig und/oder schlauchartig ausgebildet ist, wobei die Membran (7) radial innen dichtschlüssig zu dem Absperrkörper (3) und radial außen dichtschlüssig zu dem Gehäuse (4) angeordnet ist.
  4. Rohrschalter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (4) ein sich seitlich vom Strömungsabschnitt (2) erstreckendes Kopfstück (4.1) aufweist, in dem der Absperrkörper (3) mit einem Betätigungsabschnitt (3.1) drehbar gelagert ist und aus dem der Absperrkörper (3) mit einem Absperrabschnitt (3.2) in den Strömungsabschnitt (2) des Gehäuses (4) hineinragt, wobei die Membranvorrichtung (5) radial auf dem Betätigungsabschnitt (3.1) aufsitzt.
  5. Rohrschalter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranvorrichtung (5) eine Stützvorrichtung (13) aufweist, an der sich die Membran (7) abstützt.
  6. Rohrschalter (1) nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützvorrichtung (13) ein radial äußeres Ringelement (14.1), das dichtend an dem Gehäuse (4) angeordnet ist, und/oder ein radial inneres Ringelement (14.2) aufweist, das dichtend an dem Betätigungsabschnitt (3.1) angeordnet ist, wobei die Membran (7) radial außen dichtend an dem äußeres Ringelement (14.1) und/oder radial innen an dem inneren Ringelement (14.2) angeordnet ist.
  7. Rohrschalter (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringelemente (14.1, 14.2) unter Begrenzung einer ringartigen Öffnung (15) radial beabstandet zueinander angeordnet sind und dass die Membran (7) die Öffnung (15) dichtend überdeckt.
  8. Rohrschalter (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringselemente (14.1, 14.2) jeweils als Ringscheiben (12.1) ausgebildet sind, die in Einbaulage in einer gemeinsamen radialen Ebene (E) angeordnet sind.
  9. Rohrschalter (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (7) in dem die Öffnung (15) übergreifenden Bereich (16) die Öffnung (15) gegen Dichtungsrichtung (d) unter Ausbildung einer ringförmigen Ausstülpung (17) durchsetzt.
  10. Rohrschalter (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausstülpung (17) einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt mit zwei vorzugsweise gleichen Schenkeln (17.1) und einem vorzugsweise verstärkten Quersteg (17.2) aufweist.
  11. Rohrschalter (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranvorrichtung (5) eine Krafterzeugung (18) aufweist, mittels derer eine Spannkraft (K) gegen Dichtungsrichtung (d) umfänglich in den die Öffnung (15) übergreifenden Bereich (16) der Membran (7) einleitbar ist.
  12. Rohrschalter (1) nach Anspruch 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannkraft (K) auf den Quersteg (17.2) wirkt.
  13. Rohrschalter (1) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Krafterzeugung (18) ein vorzugsweise als Hohlzylinder (18.1) ausgebildetes Bauteil aufweist, das zur Erzeugung der Spannkraft (K) mit seiner Gewichtskraft auf den die Öffnung (15) übergreifenden Bereich (16) auflastet.
  14. Rohrschalter (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Krafterzeugung (18) eine Federvorrichtung (18.2) mit einer Druckfeder (18.3) aufweist, deren Federkraft zur Erzeugung der Spannkraft (K) in den die Öffnung (15) übergreifenden Bereich (16) einleitbar ist.
  15. Rohrschalter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (7) faltenbalgähnlich ausgebildet und auf dem Absperrkörper (3) geführt angeordnet ist, wobei die Falten (7.1) und der Absperrkörper (3) einen ersten Bereich (9.1) des Freiraumes (9) begrenzen und sich in Dichtungsrichtung (d) hinter der Membranvorrichtung (5) ein zweiter Bereich (9.2) des Freiraumes (9) anschließt.
  16. Rohrschalter (1) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die faltenbalgähnliche Membran (7) einstückig ausgebildet ist oder mindestens drei bezüglich der Drehachse (a) axial beabstandete und Falten (7.1) bildende Teilmembrane (7.3) aufweist.
  17. Rohrschalter (1) nach Ansprüchen 5 und 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützvorrichtung (13) ringartige Stützkörper (19.1, 19.2, 19.3) aufweisen, von denen alle oder die überwiegende Anzahl jeweils drehbeweglich auf dem Absperrkörper (3) gelagert sind, wobei die Teilmembrane (7.3) radial an den Stützkörpern (19.1, 19.2, 19.3) angreifen und hierbei benachbarte Stützkörper (19.1, 19.2, 19.3) miteinander verbinden.
  18. Rohrschalter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Absperrkörper (3) zwischen der Schließposition (S) und der Offenposition (O) um einen Drehwinkel (ß) drehbar ist, wobei mittig auf einem Verdrehweg zwischen Schließposition (S) und Offenposition (O) eine Nullposition (0) vorgesehen ist, in der die Membran (7) der Membranvorrichtung (5) minimal verdreht oder unverdreht angeordnet ist.
  19. Membran (7) für einen Rohrschalter (1), insbesondere für einen Rohrschalter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, mit einem ringartigen Membrankörper, dadurch gekennzeichnet, dass der Membrankörper der Membran (7) aus einem elastischen Werkstoff hergestellt ist, in dem Verstärkungsstrukturen (23) eingearbeitet oder eingebettet sind.
  20. Membran (7) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsstrukturen (23) längliche Verstärkungselemente (24), insbesondere band- oder kordelartig Elemente sind.
  21. Membran (7) nach Anspruch 20, wobei die Membran zur Verdrehbelastung in dem Rohrschalter um eine Drehachse ausgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die länglichen Verstärkungselemente (24) in Nullposition (0) der Membran (7) bezüglich ihrer Längserstreckung radial zur Drehachse (a) verlaufend angeordnet sind.
  22. Rohrschalter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 18 mit einer Membran (7) nach einem der Ansprüche 19 bis 21.
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