DE2265773C3

DE2265773C3 - Absperrschieber

Info

Publication number: DE2265773C3
Application number: DE19722265773
Authority: DE
Inventors: Bernard Claude Pont-A-Mousson Race
Original assignee: Pont-A-Mousson Sa Nancy Fr
Current assignee: Pont-A-Mousson Sa Nancy Fr
Priority date: 1971-05-04
Filing date: 1972-05-02
Publication date: 1985-04-25
Also published as: AT321658B; NL162187B; DE7216696U; IT958780B; DE2221511A1; BE782533A; LU65278A1; CH559870A5; DE2221511B2; NL7205904A; ES402937A1; GB1385238A; NL162187C

Description

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Die Erfindung betrifft einen Absperrschieber, dessen Schiebergehäuse einen Durchflußkanal mit zylindrischer Innenfläche aufweist und dessen keilförmige Schieberplatte mindestens auf einer Seite eine aus einem oberen, einem unteren und zwei seitlichen Abschnitten bestehende kontinuierlich fortschreitende, durch gerade Erzeugende gebildete Fläche trägt, die mit einer ringförmigen Dichtungsanordnung zur Anlage an einer entsprechend ausgebildeten Sitzfläche des Schiebergehäuses versehen ist und in sämtlichen Punkten auf der Abdichtungslinie, die im unteren Dichtflächenabschnitt in einer zur Spindelachse parallelen und zur Achse der zylindrischen Innenfläche senkrechten Ebene verläuft, durch gerade Erzeugende und Tangenten an die Abdichtungslinie bestimmte Tangentialebenen aufweist, die mit der Spindelachse Winkel einschließen, die einen Minimalwinkel von mindestens 20° nicht unterschreiten.

Aus der DE-AS12 45 664 ist ein Absperrschieber dieser Art bekannt Der obere Abschnitt der Sitzfläche dieses Schiebergehäuses bildet mit allen die Spindelachse enthaltenden Ebenen Schnittlinien, die den gleichen Winkel mit der Spindelachse einschließen. Zur Verminderung der Gehäusequerabmessungen ist diese Sitzfläche zu beiden Seiten des Durchflußkanals bis etwa auf die halbe Höhe desselben heruntergezogen. Die seitlichen Abschnitte schließen sich unter dem gleichen Winkel zurSpindelachse tangential an den oberen Abschnitt a*» und führen als gerade verlaufende Abschnitte tangential in den unteren, durch den Durchflußkanal gebildeten Abschnitt über. Durch die geraden seitlichen Abschnitte wird eine mögliche Verringerung der Gehäusequerabmessungen noch nicht bis zur letzten Konsequenz ausgenutzt

In dem DE-GM 19 54 714 ist ein Absperrschieber mit einem mit gummielastischen Dichtleisten versehenen, V-förmigen und im unteren Bereich abgerundeten Verschlußstück beschrieben, das in seiner Schließlage im unteren Abschnitt radial und im oberen Abschnitt axial abdichtet wobei die mittlere Berührungslinie in diesen Abschnitten in zur Spitidelachse parallelen und zur Achse des Durchflußkanals senkrechten Ebenen verläuft Damit zur Anpressung der Schieberplatte auf die Gehäusesitzpartie bei dichtem Abschluß nur ein geringer Spindeldruck erforderlich ist, weisen die Dichtleisten des dort beschriebenen Absperrschiebers im V-förmigen Bereich des nicht angepreßten Verschlußstückes eine Vergrößerung gegenüber dem an die untere Sitzfläche des Gehäuses angepreßten Bereich der Schieberplatte auf. Auch hier sind infolge der V-förmigen Ausbildung der seitlichen Abschnitte noch nicht geringstmögliche Gehäuseabmessungen verwirklicht.

Aus der US-PS 24 20 849, Fig.6—8„ ist es bereits bekannt im unteren Bereich des Verschlußstückes eines Absperrschiebers zwei Dichtungsringe zu einem zu vereinigen und zur Verringerung der Gehäuseabmessung des Absperrschiebers die Dichtflächen des Durchflußkanals direkt in einer geschlossenen Kurve schneiden zu lassen, so daß die Dichtflächen des Durchflußkanals nahezu konzentrisch zu dessen Achse liegen. Die Dichtflächen sind hierbei im oberen Abschnitt gegenüber der Spindelachse nur unter einem geringen Winkel geneigt, so daß sich an diese.-' Stelle verhältnismäßig geringer Dichtungsdruck und große Reibung ergibt.

In der DE-AS 12 85 818 ist ein Absperrschieber beschrieben, dessen quer zur Durchflußrichtung verschiebbarer Abschlußkörpeer mit zwei Weichdichtungsringen ausgestattet ist, deren Mittellinien im oberen und im unteren Bereich des Abschlußkörper je angenähert in einer Ebene verlaufen, deren untere etwa senkrecht zur Durchrlußrichtung liegt, und der in seinem unteren Bereich auf der durch den unteren Wandteil des Durchflußkanals gebildeten Dichtfläche aufsitzt und im oberen Bereich mit Dichtungsflächen des Gehäuses zusammenwirkt. Bei dem dort beschriebenen Absperrschieber liegen die Ebenen, in denen die Mittellinien der Weichdichtungsringe verlaufen, im oberen Bereich des Abschlußkörpers schräg zur Durchflußrichtung. Damit soll erreicht werden, daß keine Stelle der Dichtflächen im Gehäuse parallel zur Schließ- oder Öffnungsbewegung verläuft. Auch hierbei sind noch nicht die bei vorgegebenem Dichtungsneigungswinkel möglichen geringsten Gehäuseabmessungen verwirklicht.

Man kennt schließlich aus der DE-AS 12 68 920 tin

Ventil, bei dem der obere Abschnitt des Sitzes in einer geneigten Ebene liegt und sich durch eine Obergangsfläche auszeichnet, die der unteren Oberfläche des Leitungskanales angepaßt ist

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Absperrschieber zu schaffen, der neben dem Vorteil möglichst großer Dichtflächenneigungswinkel besonders geringe Gehäuseabmessungen autweisen soll und der vergleichsweise leicht herstellbar ist

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, einen Absperrschieber der im Oberbegriff bezeichneten Art so auszubilden, daß die einzelnen Dichtflächenabschnitte nahezu konzentrisch zur Achse der zylindrischen Innenfläche verlaufen; daß die Übergangsstellen der . Dichtflächenabschnitte etwa in Bereichen liegen, an denen sich Berührungsebenen an die zylindrische Innenfläche anlegen lassen, die mit der Spindelachse den Minimalwinkel einschließen; daß die Abdichtungslinie des oberen Dichtflächenabschnitts in einer zur Spindelachse parallelen und zur Achse der zylindrischen Innenfläche senkrechten Ebene verläuft und die seitlichen Dichtflächenabschnitte den oberen Dichtflächenabschniti mit dem unteren Dichtflächenabschnitt etwa in Form einer Wendelfläche verbinden; und daß in der oberen Hälfte die Dichtfläche in jedem Punkt durch eine Gerade erzeugt wird, welche sich an der Achse der zylindrischen Innenfläche abstützt.

Mit der erfindungsgemäßen Anordnung wisd erreicht, daß der Absperrschieber in geschlossener Stellung absolut dicht ist Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß sich einerseits für einen vorgegebenen Winkel zwischen den Berührungsebenen der Sitzfläche minimale Gehäuseabmessungen erzielen lassen, andererseits kann bei vorgegebenem Raum für das Absperrschiebergehäuse ein maximaler Winkel verwendet werden, der einen minimalen Verschleiß mit sich bringt

Im folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung im einzelnen beschrieben. Die Zeichnung zeigt in

F i g. 1 und 2 einander zugehörige Darstellungen zur Bestimmung der Schnittkurve zwischen Sitzfläche und der zylindrischen Innenfläche des Durchflußkanals, wobei diese Innenfläche in F i g. 1 im Längsschnitt und in F i g. 2 im Querschnitt gezeigt ist;

F i g. 3 einen Längsschnitt durch das Schiebegehäuse gemäß einer Ausführungsform nach der Erfindung;

Fig.4 einen Querschnitt desselben längs der Linie 4-4 der F ig. 3;

F i g. 5 einen Grundriß desselben; und

F i g. 6 zwei Schemadarstellungen zum Vergleich des erfindungsgemäßen Absperrschiebers mit einem bekannten Absperrschieber mit keilförmiger Schieberplatte.

Die Anordnung ist, wie aus den F i g. 3 und 5 ersichtlich, symmetrisch, und zwar sowohl bezüglich der Längsebene P-PaIs auch bezüglich der Querebene Q-Q. Dabei sind zwei Sitzflächen 26a in ringförmiger, kontinuierlich fortschreitender Ausbildung vorgesehen, die ineinander übergehen.

In den F i g. 3 bis 5 sind die beiden Anlage- oder Sitzflächen 26a dargestellt, welche am Schiebergehäuse 1 symmetrisch zur quer verlaufenden Symmetrieebene Q-Q angeordnet sind und eine gemeinsame geschlossene Kontur aufweisen. Jede auf diese Weise innen und außen begrenzte Sitzfläche 26a besteht aus vier Abschnitten: Einem oberen Abjchnitt I, einem unteren Abschnitt II und zwei seitlichen Abschnitten III, die an die Abschnitte I und II anschließen. Die Flächen sind dabei so ausgebildet, daß in sämtlichen Punkten der in der Sitzfläche verlaufenden Abdichtungslinie 31 die Tangentialebenen der Anlagefläche mit der Bewegungsrichtung der Schieberplatte einen Mindestwinkel von 20°, vorzugsweise in der Größenordnung von 30° einschließen.

Ausgehend von einem Neigungswinkel von 30° der Tangentialebenen sollen im folgenden die innere Kontur29a bzw. die Abschnitte I, II und III einer der Flächen

ίο 26a bzw. einer ihrer Hälften, welche zu einer Seite der Symmetrieebene P-P liegt, näher erläutert werden. Die andere' Fläche 26a ist bezüglich der Querebene Q-Q symmetrisch angeordnet F i g. 1 zeigt die zylindrische Innenfläche 7 des Durchflußkanals im Längsschnitt, während Fig.2 einen Querschnitt dieser Innenfläche "darstellt

Betrachtet man in F i g- 2 die vier Berührungsebenen T-T der zylindrischen Innenfläche 7, die mit der Achse Y-Yder Betätigungsspindel des Absper./irhiebers einen Winkel von 30* einschließen, so ergibt sHi, daß die Tangentialebenen entlang zweier oberer Erzeugender /', J ² und entlang zweier unterer Erzeugender K¹, K² die zylindrische Innenfläche 7 tangieren.

Unter dieser Voraussetzung kann man auf der zylindrischen Innenfläche 7 eine Grenzkurve Unach Fig. 1 ziehen, die aus folgenden Abschnitten besteht:
aus einer Teilstrecke A B, die aus einem geradlinigen, parallel zur der Bewegungsrichtung der Sdiiebeplatte, entsprechend der Achse Y- Yverlaufenden Teilstück besteht und einem ebenen, senkrecht zur Achse der zylindrischen Innenfläche stehenden Teilschnitt der zylindrischen Innenfläche 7 entspricht;

aus einer Teilkurve CD EFC, die derart verläuft, daß in sämtlichen Punkten, wie etwa im Punkt C, die Tangente Tder Kurve einen Winkel von 30° mit der Achse Y-Y einschließt;

und aus einer unteren Teilstrecke G H, die von eirem zweiten geradlinigen Teilstück parallel zur Achse Y-Y gebildet wird.

Die Kurve iistellt eine Grenzkurve in dem Sinne dar, daß-zwischen den Erzeugenden /' und K' auf der einen Seite und den Erzeugenden J² und K² auf der anderen Seite eine Fläche derart konstruiert werden kann, daß deren Tangentialebenen entlang der Verschneidung dieser Fläche mit der zylindrischen Innenfläche 7 einen konstanten Winkel von 30° mit der Achse Y- Y für die Bewegung der Schieberplatte einschließen.

Wollte man eine steilere Kurve annehmen, so würde die Konstruktion umöglich. Diese Grenzkurve U führt zu einer Minimalöffnung des Schiebergehäuses zwischen den beiden Sitzflächen 26a für den Fall, daß man eins Sitzfläche anstrebt, die einen Winkel von 30° oder darüber mit der Achse Y- Y entlang der Kurve 29a bildet, welche die Schniuünie zwischen der Sitzfläche 26a und der zylindrischen Innenfläche 7 darstelle Es sei darauf hingewiesen, daß es für jeden vorgegebenen Wert des Mindestwinkels eine Grenzkurve gibt.

Man kann dementsprechend diese Grenzkurve U annehmen, jedoch erhält man eine Sitzfläche 26a, die sich an bestimmten Stellen sehr schnell dreht oder verwindet. Es ist daher vorzuziehen, sich ein wenig /on dieser Grenzkurve und zwar in den Bereichen der Erzeugenden /', K ¹J², K ² zu entfernen, so daß man eine Sitzfläche 26a erhält, die weniger schnell verwindet. Unter diesen Bedingungen entspricht die Kurve 29a der Spur a b fg(v%\. F i g. 1).

Die Fig.3 bis 5 zeigen Sitzflächen 26a mit deren oberem Abschnitt I, unterem Abschnitt Il and seitlichen

Abschnitten III. Der obere Abschnitt I weist folgende Merkmale auf:

Die Verschneidung dieses Abschnittes der Fläche mit der zylindrischen Innenfläche 7 bildet den Bogen eines geradlinigen Schnittes der Zylinderfläche: ;

Der Abschnitt I wird in jedem Punkt /;? von einer Geraden om erzeugt, welche sich an der Achse X-X der zylindrischen Innenfläche 7 abstützt und in derjenigen Ebene liegt, welche die Tangente im Punkt /;? an die Kurve 29a der Verschneidung zwischen der zylindri- in sehen Innenfläche 7 und der Sitzfläche 26<i enthält und mit der Achse Y- Y der Bewegungsrichtung der Schieberplatte einen Winkel von 30° einschließt. Der Abstand der Abdichtungslinie 31 von der inneren Kontur besitzt einen fast konstanten. Wert.

Diese Bedingung bestimmt die Abdichtungslininie 31 auf der Sitzfläche 26;i. Die Breite der festgelegten Sitzfläche entspricht etwa dem Doppelten des Abstandes der Abdichtlinie 31 von der inneren Kontur 29,·/. Tatsächlich kann sich die Sitzfläche praktisch nach außen weitererstrecken, bis sie wieder auf die Wand des Schiebergehäuses trifft.

Da die Breite der Sitzfläche klein im Verhältnis zu anderen Abmaßen der Sitzfläche ist. und da sich die Sitzfläche fortschreitend verwindet, bildet die Tangentialebene in allen Punkten der durch den oberen Teil der Sitzfläche gezogenen Abdichtungslinie 31 mit der Vertikalen einen Winkel von annähernd 30".

Der untere Abschnitt Il der Sitzfläche bildet eine Zylinderfläche, die konzentrisch zur Achse X-X liegt und genau in der Fortsetzung der zylindrischen Innenfläche 7 des Durchflußkanals verläuft.

In diesem Abschnitt verliert die Sitzfläche 26a ihre Individualität und fällt mit den Erzeugenden des unteren Abschnitts der zylindrischen Innenfläche 7 zusammen. Die Dichtungsünie verläuft hier in der Zeichenebene der F i g. 4. Der Winkel zwischen der Vertikalen und der Berührungsebene, die entlang der Abdichtungslinie 31 an die Sitzfläche gelegt ist. erhöht sich in diesem Bereich von 30' auf etwa 90°.

Jeder seitliche Abschnitt III verbindet in kontinuierlich fortschreitender Weise den oberen Abschnitt I mit dem unteren Abschnitt II und besteht beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 bis 5 aus zwei Zonen:

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a) einer bis zum Punkt η gehenden Zone, die wie der Abschnitt I in jedem Punkt von einer Geraden om erzeugt wird, welche sich an der Achse X-X der zylindrischen Innenfläche 7 abstützt und in derjenigen Ebene liegt, weiche die Tangente im Punkt ir, an die Kurve 293 der Verschneidung zwischen der zylindrischen Innenfläche 7 und der Sitzfläche 26a enthält sowie mit der Achse Y-Yder Bewegungsrichtung der Schieberplatte einen Winkel von 30° einschließt. Für diese Zone der Sitzfläche gilt jedoch nicht mehr, daß ihre Verschneidung mit der zylindrischen Innenfläche einen Bogen eines geraden Schnitts der Zylinderfläche bildet.

Diese Lösung stellt eine homogene Erzeugung desjenigen Teils der Sitzfläche 26a sicher, welcher oberhalb der senkrecht zur Ebene P-P verlaufenden horizontalen Ebene Abliegt.

b) einer an obige Zone anschließenden bis zum Abschnitt il gehenden Zone. Dabei handelt es sich um eine Regelfläche, die sich aus den horizontalen Erzeugenden entwickeln läßt, welche an der auf der zylindrischen Innenfläche 7 gezogenen Randkurve der Sitzfläche anliegen. In jedem laufenden Punkt zwischen dein Punkt π und dem Beginn des Abschnitts Il bildet die Erzeugende die horizontale Gerade, welche in einer Ebene liegt, die die Tangente in diesem laufenden Punkt an die Randkurve enthält und mit der Vertikalen einen Winkel von 30" einschließt. Die Berührungsebene der Sitzfläche im laufenden Punkt auf der Randkurve bildet also bei dieser Konstruktion einen Winkel von 30° mit der Achse V- K Da der längs der jeweiligen Erzeugenden gemessene Abstand der Abdichtungslinie 31 zu dem laufenden Punkt klein im Verhältnis zu anderen Abmaßen der Sitzfläche ist und da die Sitzfläche sich fortschreitend verwindet, liegt der Winkel zwischen der Berührungsebene im auf der auf der Sitzfläche gezogenen Abdichiungslinie 31 liegenden laufenden Punkt und der Vertikalen nahe bei 30'.

Bei der dargestellten Ausführungsform ist die geometrische Konstruktion derart angenommen, daß abgesehen von den oben beschriebenen allgemeinen Verhältnissen die Verbindungslinie der beiden Sitzflächen 26a eine Gerade darstellt, nämlich die Tangente im Punkte f² an dem geradlinigen Schnitt durch die zylindrische Innenfläche 7 (vgl. F i g. 4).

Beim vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel ergibt sich, daß der Winkel zwischen der Vertikalen und der Tangentialebene der Sitzfläche längs der Abschnitte I und III auf der Abdichtungslinie praktisch konstant ist und etwa 30° beträgt. Gleiches gii·. bezüglich des Gegenstückes der Dichtfläche, welches symmetrisch zur Ebene P-P angeordnet ist. Längs des Abschnitts Il auf der Abdichtungslinie 31 und längs des symmetrisch zur Ebene P-Pliegenden Gegenstückes vergrößert sich der Winkel zwischen der Vertikalen und der Tangentialebene der Sitzfläche zwischen K' und h ^! fortschreitend von 30° auf 90°.

An Hand der Fig.6 ist gezeigt, wie durch die erfindungsgemäße Sitzflächenkonstruktion die Größe der Öffnung des Schiebergehäuses, gesehen quer zur Durchflußrichtung, von der Länge L auf die Länge / reduziert wird, wenn L die Größe der öffnung eines Absperrschiebers (bei gleichem Dichtliächenneigungswinkel) bedeutet, bei dem in bekannter Weise eine übliche Schieberplatte mit zwei ebenen Dichtflächen verwendet wird, die gegenüber der Achse Y-Y um 30° geneigt sind. Daraus ergibt sich, daß der Wert /größenordnungsmäßig die Hälfte des Wertes L beträgt. Die Erfindung bietet also die Möglichkeit, den Platzbe^arf praktisch um die Hälfte zu reduzieren. Außerdem ist dadurch, daß an allen Punkten der Abdichtungslinie 31 der Winkel zwischen der Bewegungsrichtung der Schieberplatte und der Dichtfläche 30° oder mehr beträgt, gewährleistet, daß das Eindrücken der Dichtung in ihren Sitz beim Schließen des Schiebers an allen Punkten der Dichtfläche nur mit einer verhältnismäßig geringen Reibbewegung zwischen dieser und der Dichtungsgarnitur verbunden ist, was für einen geringen Verschleiß und eine hohe Lebensdauer der Dichtungsgarnitur sorgt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Absperrschieber, dessen Schiebergehäuse einen Durchflußkanal mit zylindrischer Innenfläche aufweist und dessen keilförmige Schieberplatte mindestens auf einer Seite eine aus einem oberen, einem unteren und zwei seitlichen Abschnitten bestehende kontinuierlich fortschreitende, durch gerade Erzeugende gebildete Räche trägt, die mit einer ringförmigen Dichtungsanordnung zur Anlage an einer entsprechend ausgebildeten Sitzfläche des Schiebergehäuses versehen ist und in sämtlichen Punkten auf der Abdichtungslinie, die im unteren Dichtflächenabschnitt in einer zur Spindelachse parallelen zur Achse der zylindrischen Innenfläche senkrechten Ebene verläuft durch gerade Erzeugende und Tangenten an die Abdichtungslinie bestimmte Tangentialebenen aufweist die mit der Spindelachse Winkel einschließen, die einen Minimalwinkel von mindestens 20° nicht unterschreiten, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Dichtflächenabschnitte (I, II, III) nahezu konzentrisch zur Achse (X-X) der zylindrischen Innenfläche (7) verlaufen; daß die Übergangsstellen der Bichtflächenabschnitte etwa in Bereichen (J¹; J²; K^x; K²) liegen, an denen sich Berührungsebenen (T) an die zylindrische Innenfläche anlegen lassen, die mit der Spindelachse (Y- Y) den Minimalwinkel einschließen; daß die Abdichtungslinie des oberen Dichtflächenabschnitts (I) in einer zur Spindelachoe (Y- ί ', parallelen und zur Achse (X-X) der zylindrischen Innenfläche senkrechten Ebene verläuft und die . ritlichen Dichtflächenabschnitte (III) den oberen Dichtflächenabschnitt (I) mit dem unteren Dichtflächenabschnitt (I I) etwa in Form einer Wendelfläche verbinden; und daß in der oberen Hälfte die Dichtfläche in jedem Punkt (m) durch eine Gerade (om) erzeugt wird, welche sich an der Achse (X-X) der zylindrischen Innenfläche (7) abstützt.

2. Absperrschieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Minimalwinkel 30° beträgt.

3. Absperrschieber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß entlang eines mehr als die Hälfte der Abdichtungslinie (31) umfassenden Dichtflächenbereichs (26a^der Winkel zwischen Tangentialebenen und Spindelachse (Y- Y) annähernd konstant ist.