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Absperrarmatur für gasförmige oder flüssige Medien Die Erfindung betrifft
eine Absperrarmatur für gasförmige oder flüssige Medien, z.B. einen Absperrschieber
oder ein Absperrventil.
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Bei den bekannten Absperrschiebern oder Absperrventilen befindet sich
im Gehäuse im allgemeinen eine krcisringförmige Dichtfläche, an der bei geschlossener
Armatur die ebenfalls kreisringförmige Dichtfläche des Absperrorgans anliegt. Die
gegenseitige, vollflächige Anlage der beiden Dichtflächen muß unter allen Betriebsbedingungen
erhalten bleiben, damit unzulässig hohe Flächenpressungen oder gar Undichtigkeiten
vermieden werden. Die Aufrechterhaltung einer vollflächigen Anlage der beiden Dichtflächen
bildet aber ein besonderes Problem, da das Absperrorgan, d.h. die Absperrplatte
oder der Ventilkegel, einer sehr hohen einseitigen Belastung durch den Druck des
Betriebsmediums ausgesetzt ist.
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eine weitere Belastung ergibt sich bei einem Absperrschieber durch
die Keilwirkung und bei einem Absperrventil durch die Kraftwirkung der Spindel.
Aus der Praxis heraus ist es bekannt, daß sich eine Absperrplatte oder ein Ventilkegel
unter der Einwirkung der vorgenannten Kräfte durchbiegen kann, womit zwangsläufig
eine Verringerung der wirksamen Anlagefläche der beiden Dichtflächen verbunden ist.Bei
Absperrschiebern kommt noch hinzu, daß unzulässig hohe spezifische Flächenpressungen
infolge
verminderter Auflage der beiden Dichtilächen das sogenannte Pressen verursachen,
was zu einer schnellen Zerstörung der Dichtflächen führen kann.
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Eine nicht einwandfreie gegenseitige Anlage der beiden Dichtflächen
einer Absperrarmatur kann aber auch noch andere Ursachen haben, wenn man berücksichtigt,
daß es fertigungstechnisch eine schwer lösbare Aufgabe ist, die Sitzfläche in einem
Schiebergehäuse oder in einem Ventilgehause so zu bearbeiten, daß die Dichtflächen
bei geschlossener Armatur auf ihrer ganzen Breite zur Anlage kommen.
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Es ist das Ziel der Erfindung, die Sitzpartie eines Absperrorgans
so auszubilden, do unter den zu erwartenden Bet.riebsbedingungen eine einwandfreie,
ganzflächige Anlage der Dichtflächen gewährleistet ist und dadurch unzulässig hohe
Druckbelastungen an diesen Flächen vermieden werden.
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Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß
wenigstens eine der bei geschlossener Armatur aufeinanderliegenden Dichtflächen
an einem Ringstück angeordnet ist, das durch die Druckeinwirkung des Betriebsmediums
und/oder der Spindel im Sinne einer Verbesserung der gegenseitigen Anlage der beiden
Dichtflächen elastisch verformbar ist. Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus,
daß auch unter normalen Betriebsbedingungen an den Dichtflächen durch die einseitige
Druckbelastung des Absperrorgans so enorme Kräfte auftreten, daß Verformungen im
elastischen oder sogar im plastischen Bereich auftreten können. Diese hohen Kräfte
werden durch die nach der Erfindung vorgesehene Anwendung wenigstens einer begrenzt
einstellbaren Dichtfläche dazu ausgenutzt, in der SchlieR-stellung
der
Armatur eine optimale Anlage der beiden Dichtflächen zu erreichen.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung ist das verformbare Ringstück
entweder an einer Dichtfläche des Gehäuses oder an einer Dichtfläche des Absperrorgans
(Absperrplatte, Ventilkegel) angeordnet.
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Bei einer ersten Ausführungsform ist nach einem weiteren Kennzeichen
der Erfindung das Ringstück über eine schwalbenschwanzförmige Einschnürung mit dem
Gehäuse bzw. dem Absperrorgan verbunden.
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Um einen gewissen elastischen Ausgleich in einer Richtung senkrecht
zu den Dichtflächen zu ermöglichen, kann in weiterer Ausbildung der Erfindung im
Absperrorgan in der Druckrichtung hinter der Einschnürung eine umlaufende Aushöhlung
enthalten sein.
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Bei einem Absperrschieber können gemäß der Erfindung an der Absperrplatte
auch auf beiden Seiten die Dichtflächen an eine verformbaren Ring stück angeordnet
sein.
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Bei einem Absperrschieber sind für die Ausführung des Ringstückes
im Gehäuse auch folgende Ausführungen anwend bar. Das Ringstück ist 0lierbei gemä@
der weiteren ER-findung als selbständiges Bauteil ausgebildet, mit einer gewölbten
Ringprofilfläche in einer entsprechenden Vertiefung am Gehäuse gelargert und durch
eine den Spalt zwischen Ringstück und Gehäuse überdeckende Membran mit dem Gehäuse
verbunden.
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Bei der zuletzt erwähnten Ausführungsform kann in weiterer Ausbildung
der Erfindung das Ringstück auch nach Art einer
Kugelkalotte in
einer entsprechenden Ringpfanne am Gehause gelagert sein.
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Das nach der Erfindung vorgesehene elastisch verformbare Ringstück
zwecks Ermöglichung einer begrenzt räumlich verstellbaren Dichtfläche bei einer
Absperrarmatur stellt eine konstruktiv relativ einfache, aber wirksame Lösung des
bestehenden Problems der Vermeidung von unzulässig hohen Flächenpressungen an den
Dichtflächen dar. Für die Verbindung dieses Ringstückes mit dem Gehäuse oder dem
Absperrorgan kommt es darauf an, daß entweder ein relativ kleiner Verbindungsquerschnitt
oder eine geeignete Anlagefläche vorhanden ist, so daß das Ringstück sich unter
der Einwirkung der betriebsmäßig auftretenden Druckbelastung elastisch verformen
kann. Bei gleichmäßig über den Umfang der Dichtflächen verteilter Druckübertragung
entspricht die Verformung des Ringstückes etwa der Verformung einer belasteten Tellerfeder.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind auf der Zeichnung dargestellt
und. werden nachfolgend erläutert. Es zeigen: Figur 1 einen Axialschnitt eines Absperrschiebers
in der Schließstellung, Figur 2 einen Axialschnitt eines Ansperrschiebers il! der
Schließstellung, bei der das Ringstück ein selbständiges Bauteil bildet, Figur 3
einen Axialschnitt eines der Figur 2 entsprechenden Absperrschiebers mit einer anderen
Lagerung des Ringstückes, Figur lt einen Axialschnitt eines Absperrschiebers in
der Schließstellung, bei dem auf beiden Seiten der Absperrplatte Ringstücke angeordnet
sind,
Figur 5 einen Axialschnitt im Bereich der Si-tzpartie eines
Absperrventils in der Schließstellung mit zwei verschiedenen Ausführungsformen eines
am Gehäuse angeordneten Ring stückes und Figur 6 einen Axialschnitt im Bereich der
Sitzpartie eines Absperrventils in der Schließstellung, bei den das Ringstück am
Ventilkegel angeordnet ist.
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Bei der in Figur 1 dargestellten Ausführungsforn eines Absperrschiebers
sind beide Gehäuse-Dichtflächen an einem verformbaren Ringstück angeordnet. In der
nachfolgenden Beschreibung wird, da die Abdichtungselemente auf den beiden Seiten
der Absperrplatte 1 gleich sind, nur eine Seite erläutert. Die auf einem Kreisring
liegende Dichtfläche 2 der Absperrplatte 1 liegt an der entsprechend ausgebildeten
Gehäusedichtfläche 3 an. Die Gehäusedichtfläche 3 sitzt an einem elastisch verformbaren
Ringstück 4, das über eine schwalbenschwanzförmige Einschnürung 5 mit einem Dehnungsring
6 verbunden ist. Der Dehnungsring 6, der eine gewisse Elastizität zur Aufnahme von
Wärmedehnungsdifferenzen ermöglichen soll, ist im Gehäuse 7 in geeigneter Weise
gelagert und mit diesem beispielsweise durch das Schweißen fest verbunden.
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Bei den Ausführungsformen der Figuren 2 und 3 ist das die Gehäusedichtfläche
3 tragende Ringstück 8 bzw. 9 ein selbständiges Bauteil. Die Abstützung des Ringstückes
8 bzw. 9 erfolgt an einem mit dem Gehäuse fest verbundenen Ringelement 10.
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Bei der Ausführungsform nach Figur 2 enthält das Ringstück 8 als Anlagefläche
eine gewölbte Ringprofilfläche 11 die mi t einer entsprechend ausgebildeten Fläche
an dem Ringelement 10 in Verbindung steht. Zur Abdichtung des Spaltes
zwischen
dem Ring stück 8 und dem Ringelement 10 ist eine Ringmembran 12 vorgesehen, die
an den beiden Teilen durch Verschweißen oder in anderer Weise befestigt ist.
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In der Absperrplatte 13 ist bei dieser Ausführung und bei der Ausführung
nach Figur 3 ein umlaufendes Schlitz 14 im Bereich zwischen den beiden Dichtflächen
für einen eventuellen Dehnungsausgleich in axialer Richtung enthalten.
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Bei der in Figur 3 dargestellen Ausführungsform liegt die Anlagefläche
15 des Ringstückes 9 auf einer Kugeloberfläche, so daß sich das Ringstück 9 nicht
nur in sich verformen, sondern in drei Ebenen verstellen kann.
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Figur 4 zeigt einen Ab sperrschieb er, bei dem die Dichtflächen auf
beiden Seiten der Absperrplatte an verforabaren Ring stücken 16 und 17 sitzen, die
über schwalbenschwanzförmige Einschnürungen 18 und 19 mit der Absperrplatte 20'fest
verbunden sind. Die Dichtflächen des Gehäuses liegen an Ringelementen 21 und 22,
die mit dem Gehäuse verschweißt sind. Die Absperrplatte 20 enthält im Bereich zwischen
den beiden auf gegenüberliegenden Seiten befindlichen Ringstücken 16 und 17 eine.
umlaufende Aushöhlung 23, die die gleiche Aufgabe wie der Schlitz 14 bei den Ausführungsformen
nach den Figuren 2 und 3 hat. Es ist darauf hinzuweisen, daß die Aushöhlung bzw.
der Schlitz in der Absperrplatte für die grundsätzliche Funktionsweise der verformbaren
Ringstücke nicht unbedingt notwendig ist.
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Anstelle von zwei fest mit der Absperrplatte 20 verbundenen Ringstücken
16 und 17 können für die Åbsperrplatte.auch selbständige Ringstücke mit einer Lagerung
und Befestigung, wie bei den Ausführungsformen der Figuren 2 und 3 verwendet werden.
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Die Figuren 5 und 6 zeigen die Anwendung verformbarer Ringstücke bei
einem Absperrschieber. In den beiden Figuren sind lediglich der Ventilkegel 24 und
ein Ausschnitt aus dem Gehäuse 25 mit dem Gehäusesitz dargestellt. Am Ventilkegel
24 befindet sich die ringförmige Dichtfläche 26, die bei geschlossenem Ventil auf
der Gehäusedichtfläche 27 aufliegt.
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In Figur 5 ist in der linken Schnitthälfte ein mit dem Gehäuse 25
über eine Einschnürung 28 fest verbundenes Ringstück 29 dargestellt. Demgegenüber
bezieht sich die rechte Schnitthälfte auf eine Ausführungsform, bei der das Ring
stück 3G mit einer Einschnürung 31 an einem im Gebrause befestigten Dehnungsring
32 angeordnet ist.
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Die in Figur 6 wiedergegebene Ausführungsform unterscheideü sich von
der Ausführung nach Figur 5 dadurch, daß das Ringstück 33 am Ventilkegel 24 sitzt,
wobei zwischen dem Ringstück und dem Ventilkegel wiederuin eine Einschnürung 4 liege.
Der Ventilkegel 24- enthält i.n der Druckrichtung gesehen in Verlängerung des Ringstückes
33 eine umlaufende Aushöhlung 35. Diese Aushöhlung soll ähnlich wie bei der Ausführungsform
nach Figur 4 einen begrenzten Dehnungsausgleich parallel zur Spindelachse ermöglichen.
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Auch bei einem Absperrventil kann das verformbare Ringstück ein selbständiges
Bauteil mit einer torischen oder kugelkalottenartigen Anlagefläche am Gehäuse oder
am Ventilkegel sein.
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Patentansprüche