DE2113415C3 - Absperrschieber - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Absperrschieber gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem bekannten Absperrschieber dieser Art (US-PS 33 14 442) sind die Sitzringe jeweils mit der zugeordneten Schieberführung fest verbunden und findet die Abdichtung zwischen dem Schieber und den Sitzringen axial auf beiden Seiten des Schiebers statt. Somit sind bei Betätigung des Schiebers unabhängig von der Richtung des anstehenden Drucks beide Sitzringe auf beiden Axialseiten des Schiebers verschleißbeansprucht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem gattungsgemäßen Absperrschieber, der in beiden Durchflußrichtungen einsetzbar ist, den Verschleiß der Sitzringe zu vermindern und damit erhöhte Betätigungskräfte zu vermeiden.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist der Absperrschieber erfindungsgemäß so ausgebildet, wie im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegeben.

Da jeweils nur der zuflußseitige Sitzring abdichtend am Schieber zur Anlage gebracht wird und die abflußseitige Schieberführung allein die auf den Schieber einwirkenden Druckkräfte aufnimmt, ist der abflußseitige Sitzring von der Verschleißbeanspruchung freigestellt. Durch die weniger verschleißgefährdete Konstruktion wird auch di.e Durchblassicherheit des Absperrschiebers erhöht.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 4. Eine mit einer ringförmigen Fläche an einer Schulter eines Sitzringes anliegende Schieberführung ist aus der US-PS 26 60 191 an sich bekannt. Hierbei ist jedoch eine axiale Verschiebbarkeit der Schieberführung und der Sitzteile im Betrieb des Absperrschiebers nicht vorgesehen.

Absperrschieber der beschriebenen An werden insbesondere in der Erdölindustrie eingesetzt, wo beispielsweise öl und/oder Gas unter sehr hohen Drücken von weit über lOOkp/cm² transportiert werden. Entsprechend hoch sind die am Schieber auftretenden Seitenkräfte.

Die Erfindung und Ausgestaltungen der Erfindung werden im folgenden anhand eines zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiels noch näher erläutert

F i g. 1 zeigt im Axialschnitt den Absperrschieber in der Öffnungsstellung;

Fig. la zeigt im Axialschnitt in einer Einzelheit den Aufbau eines Sitzrings und einer Schieberführung des Absperrschiebers von F i g. 1.

Der Absperrschieber 10 besitzt ein Gehäuse 11, das fluchtend zueinander ausgerichtet eine Zuflußleitung 12 und eine Abflußleitung 13 auf den gegenüberliegenden Seiten einer Schieberkammer 16 aufweist Die Kammer 16 ist an ihrem oberen Ende durch einen Deckel 18 verschlossen, der an dem Gehäuse 11 durch eine Vielzahl von Schraubenbolzen 20 befestigt werden kann. Eine Ringdichtung 22a sorgt für den druckdichten Verschluß der Kammer 16.

In einer Ausfräsung bzw. Aufbohrung einer jeden Leitung 12, 13 sitzt ein Sitzring 22, 23, der fluchtend zu den Leitungen 12, 13 ausgerichtet eine zylindrische Durchgangsöffnung 24,25 hat. Jeder Sitzring 22, 23 hat eine entsprechende Schieberführung 32, 33, deren Anbringung später näher erläutert wird. Zwischen den Schieberführungen 22, 23 mit ebenen Führungsflächen ist von einem Schaft 44 ein Schieber 40 mit ebener Oberfläche gehalten. Bei der gezeigten Ausführungsform ist an dem Schieber 40 auch ein Ausgleichs- bzw. Gegenschaft 46 angebracht, der jedoch nicht zwingend erforderlich ist. Der Schaft 44 ist als steigende Spindel ausgebildet, es kann jedoch auch ein Schieberschaft mit nicht steigender Spindel verwendet werden. Die Schäfte 44 und 46 sind auf geeignete Weise an dem Schieber 40 angebracht. Die Anbringung ist in den Figuren durch die Schlitze 48 und 49 in den Schäften veranschaulicht, die in T-Nuten 41, 42 an den Enden des Schiebers 40 sitzen. Der Schieber 40 hat eine zylindrische Durchgangsöffnung 43, die in der Öffnungsstellung gezeigt ist und mit den Leitungen 12,13 und den Durchgangsöffnungen 24, 25 der Sitzringe 22,23 fluchtet. In den gegenüberliegenden Flächen des Schiebers 40 sind über der Durchgangsöffnung 43 ringförmige Dichtungsnuten 45, 47 eingefräst.

Der als steigende Spindel ausgebildete Schaft 44 ist mit einer Mutter 50, Axiallagern 52, 53, einer Druckplatte 55, einer Dichtungspackung 56, Stopfbüchsen 57, einer Dichtungsmutter 58 und einem Lagergehäuse 59 versehen. Der Schaft 44 ist an seinem oberen Ende mit einem Gewinde für das Aufschrauben der Mutter 50 versehen. Durch Drehen der Mutter 50 mit einem nicht gezeigten Handrad oder einer anderen Ventilbetätigungseinrichtung, senkt sich oder steigt der Schaft 44 abhängig von der Drehrichtung, wodurch der Absperrschieber 10 durch den zwischen den Schieberführungen 32, 33 hin- und hergehenden Schieber 40 geöffnet oder geschlossen wird. Der Ausgleichs- bzw. Gegenschaft 46 ist ebenfalls mit einer Dichtung 61 und einer Stopfbüchsenanordnung 62 versehen, die von einem zylindrischen Schaftgehäuse 63 gehalten sind.

Das Schaftgehäuse 63 hat eine Entlüftung 64, so daß nur der Atmosphärendruck gegen das Ende des Schaftes 46 drückt. Eine Kappe 65 am oberen Ende der Mutter 50 hat ebenfalls eine Entlüftung 66, so daß die Enden der beiden Schäfte 44, 46 ausgeglichenen Kräften ausgesetzt sind.

Anhand von Fig. la soll im nachstehenden die besondere Sitzringkonstruktion im einzelnen näher erläutert werden, wobei nur die linke oder stromauf gelegene Seite des Absperrschiebers 10 beschrieben werden soll. Die Schieberführung 32 ist so um das eine Ende des Sitzrings 22 angeordnet, daß es mit dessen Bewegung zusammenwirkt. Die Schieberführung 32 hat gegenüber ihrer ebenen Fläche ein Nabenteil 72. Die ebene Fläche de<· Schieberführung 32 ist mit einem Material 74 mit niedrigem Reibungskoeffizienten, beispielsweise mit Polytetrafluoräthylen oder dergleichen, überzogen. Die Schieberführung 32 hat weiterhin eine zylindrische Bohrung 75 und eine äußere Ausfräsung 76, die durch eine Ringfläche 7⁷ miteinander verbunden sind. Der Sitzring 22 hat einen in seiner Gesamtheit zylindrischen Körper 21, um den ein Ringflansch oder eine Ringschulter 78 verläuft. Der Außendurchmesser des Körpers 21 und der Schulter 78 des Sitzrings 22 sind so bemessen, daß sie in die Bohrung 75 bzw. die Ausfräsung 76 der Schieberführung 32 in einem teleskopartigen Gleitsitz passen.

Der Körper 21 des Sitzrings 22 hat eine ringförmige Dichtungsnut 81, die um seine Außenseite herum verläuft, sowie einen Verbindungskanal 83, der die Nut 81 mit der Innenfläche 84 des Sitzrings 22 verbindet. Ringdichtungen 85 und 86 isolieren die Nut 81 von dem stromauf herrschenden Druck und dem Druck in der Kammer 16. Zusätzlich zu der Dichtwirkung drückt die elastische Dichtung 86 den Sitzring 22 gegen den Schieber 40. Am anderen Ende des Körpers 21 des Sitzrings 22 bilden Ringflächen 150 und 151 die Gesamtfläche, die dem Druck in der Leitung 12 ausgesetzt ist, wobei die Gesamtfläche im wesentlichen gleich der Innenfläche 84 ist. Die Schulter 78 berührt die Ringfläche 77 der Schieberführung, wodurch die Schieberführungsfläche 74 gegen den Schieber 40 anliegt, wodurch die Dichtungsnut 45 überdeckt ist. Dadurch wird ein Verlust an darin befindlichem Dichtungsmittel verhindert. In der in Fig. 1 gezeigten Öffnungsstellung werden der Sitzring 23 und die Schieberführung 33 auf die gleiche Weise gegen den Schieber 40 gedrückt, so daß die Dichtungsnut 47 abgedeckt ist. Ridial verlaufende Stifte 88,89 können an den Sitzringen 22, 23 befestigt sein, die für einen gleitenden Eingriff mit Längsschlitzen 91, 92 sorgen, wodurch eine Drehung verhindert, jedoch eine relative Axialbewegung der Sitzringe 22, 23 und der Schieberführungen 32,33 gestattet wird.

Der Absperrschieber 10 ist mit einer Anordnung für Kunststoffdichtungsmittel versehen. Diese Anordnung weist zylindrische Speicher 91a, 92a für das Dichtungsmittel, Kolben 93, 94, Du'chlaßbüchsen 95, 96, Kanäle 97, 98 und VerschlußMücke 100, 101 auf. Die Durchlaßbüchsen 95, 9& sind bei abgenommenen Verschlußstücken 100, ICI di'rch das untere Ende der Speicher 91a und 92a e'.^i-ocui. Sie können in ihre Lage geschraubt werden. Die Verschlußstücke 100 und 101 dienen zum Nachfüllen der Speicher 91a und 92a. Der Druck in den Leitungen 12 und 13 übt auf die Oberseite der Kolben 93, ^4 eine Kraft aus, wodurch das Dichtungsmittel aus den Speichern 91a und 92a durch die Kanäle 97, 98 in die "ingförmigen Dichtungsnuten 81, 82 um die Sitzringe 22, 23 und weiter in die Verbindungskanäle 83, 87 gedruckt wird Bei der in F i g. I gezeichneten Öffnungsstellung des Schiebers 40 münden die Verbindungskanäle 83, 87 gegen die anliegenden flachen Seiten des Schiebers 40, wodurch der Oichtungsmittelstrom aufgehalten ist

Wenn der Schieber 40 von der Öffnungsstellung gemäß F i g. 1 in die Schließstellung bewegt wird, ergibt sich eine wirksame Hochdruckabdichti'ng auf folgende Weise: Über der äußeren Fläche des Sitzrings 22 wird infolge des hohen stromauf herrschenden Drucks in der Leitung 12 und des niedrigen Drucks in der Kammer 16 ein Druckunterschied geschaffen. Dadurch wird eine nicht ausgeglichene Kraft erzeugt, die den Sitzring 22 gegen den Schieber 40 drückt, da das Außenende 151 des Sitzrings 22 und die elastische D'chtung 86 dem ganzen stromauf herrschenden Druck ausgesetzt sind. In völlig geschlossener Stellung steht die ringförmige Dichtungsnut 45 im Schieber 40 in Verbindung mit dem Verbindungskanal 83, so daß Dichtungsmittel in die Nut 45 gepreßt werden kann, wodurch eine wirksame Abdichtung zwischen der stromauf liegenden Fläche des Schiebers 40 und der Dichtungsfläche 84 des Sitzrings

22 geschaffen wird. Dadurch wird die Dichtungskraft an dem Sitzring 22 erhöht, da die Gesamtfläche arr Außenende des Sitzrings 22 dem stromauf herrschenden Druck ausgesetzt ist, während eine beträchtlich verringerte Fläche an der inneren Seite 84 diesem Druck ausgesetzt ist. Da der Schieber 40 auf der stromauf gelegenen Seite einem hohen Druck ausgesetzt ist, bewegt sich der Schieber 40 um einen geringen Betrag seitlich, wodurch die Schieberführung 33 und der Sitzring 23 axial stromab gedrückt werden, bis die Nabe 72 der stromab gelegenen Schieberführung 33 an der Wand der Kammer 16 anliegt und so als Anschlag wirkt. Der stromab angeordnete Sitzring 23 kann sich stromabwärts frei bewegen. Er liegt also nicht dichtend an dem Schieber 40 an. Dadurch läuft der Schieber 40 auf der Fläche 74 mit niedrigem Reibungskoeffizienten der Schieberführung 33 auf der Stromabseite.

Jeder Kolben 93, 94 ist mit einer kegelstumpfförmigen Spitze 121,122 versehen, die in eine komplementär ausgebildete, eine kegelstumpfförmige öffnung aufweisende Durchlaßbüchse 95,96 paßt. Wenn die Dichtungsmittelspeicher geleert sind, kommen die Spitzen in einen Dichtungseingriff mit den entsprechenden Öffnungsteilen, so daß man die Wirkung eines Absperrventils erzielt. Dadurch wird ein Durchblasen infolge des Drucks durch die Kanäle 97,98 zu den Schieberabdichtnuten 45,47 verhindert. Ein derartiges Durchblasen von der stromauf befindlichen Hochdruckseite würde Verschleißschäden an den Dichtungsflächen der Sitzringe 22,23 und des Schiebers 40 hervorrufen.

Der Schieber 40 läuft beim Schließen auf der einen niedrigen Reibungskoeffizienten aufweisenden Fläche 74 der Schieberführung 33. Eine Abdichtung zwischen dem Schieber 40 und dem stromab gelegenen Sitzring

23 besteht nicht. Es ist deshalb nur ein minimales Drehmoment zum Öffnen des Absperrschiebers 10 und zum Bewegen des Schiebers 40 zwischen der Schließstellung und der Öffnungsstellung erforderlich.

Der Absperrschieber 10 ist auch für eine Strömung in Gegenrichtung ausgebildet, so daß die vorstehend als stromab gelegen beschriebene Seite die stromauf gelegene Seite würde und umgekehrt. Ein derartig ausgebildeter Absperrschieber 10 kann insbesondere in Leitungen mit wechselnder Strömungsrichtung eingesetztwerden.

Der Schieber 40 kann mit einem weiteren Satz von Dichtungsnuten 145, 147 um die Schieberöffnung 43 herum versehen sein. Dadurch erzielt man eine Dichtung zwischen den Leitungen 12, 13 und der Kammer 16, wenn sich der Absperrschieber 10 in der Öffnungsstellung befindet, und verhindert ein Eintreten von Leitungsnkkständen in die Kammer 16. Weiterhin kann dadurch die Kammer 16 gegenüber einem extremen Leitungsdruck oder korrosiven, in der Leitung vorhandenen Produkten isoliert werden. Die weiteren Dichtungsnuten wirken in der gleichen Weise wie sie für die stromauf liegende Dichtungsnut 45 in der Schließstellung beschrieben wurde. Die elastischen Dichtungen 86 drücken ihre zugehörigen Sitzringe 22, 23 gegen den Schieber 40. Wenn auf die Kammer 16 keine hohen Leitungsdrücke wirken sollen, kann die Kammer 16 durch eine nicht gezeigte Entlüftung zur Atmosphäre hin entlüftet werden. Der Druckunterschied zwischen der Kammer 16 und den Leitungen 12, 13 erhöht die Abdichtkraft zwischen den Sitzringen 22, 23 und dem Schieber 40 und drückt Dichtungsmittel von den Speichern 91a, 92a durch die Kanäle 97, 98, die Dichtungsmittelnuten 81,82 und die Verbindungskanäle 83,87 in die weiteren Dichtungsnuten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Absperrschieber mit einem in einer Kammer des eine Zu- und Abflußleitung aufweisenden Gehäuses verschiebbaren, eine Durchgangsöffnung aufweisenden Schieber;

mit abgedichtet in der Zu- und Abflußleitung axial verschiebbar angeordneten, je eine Durchgangsöffnung aufweisenden Sitzringen, von denen der zuflußseitige druckabhängig in abdichtenden Kontakt mit dem Schieber gebracht wird;
und mit von den Sitzringen getragenen, mit diesen axial verschiebbaren Schieberführungen, dadurch gekennzeichnet, daß die abflußseitige Schieberführung (33) bis zur Anlage an die benachbarte Kammerwand axial verschiebbar ist und daß der abflußseitige Sitzring (23) bei an der Kammerwand anliegender Schieberführung (33) unabhängig von diäser noch weiter axial verschiebbar ist

2. Absperrschieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur gemeinsamen Axialverschiebung von Schieberführung (33) und abflußseitigem Sitzring (23) an der Schieberführung (33) eine mit einer Schulter (78) des Sitzrings (23) zusammenwirkende Ringfläche (77) vorgesehen ist.

3. Absperrschieber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schieberführung (33) ein den Axialverschiebungsweg begrenzendes Nabenteil (72) aufweist.

4. Absperrschieber nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Schieber (40) zugewandte Fläche der Schieberführung (33) mit einem Gleitbelag (74) versehen ist.