DE2444825A1 - Spindelantrieb mit abdichtung fuer absperr- und regelorgane insbesondere fuer hohe druecke - Google Patents

Description

BASP Aktiengesellschaft 244 48 25

Unser Zeichen: O.Z. >0 eic, E/IG 6700 Ludwigshaien, 16.9-197^

Spindelantrieb mit Abdichtung für Absperr- und Regelorgane insbesondere für hohe Drücke

Die Erfindung betrifft einen Spindelantrieb mit Abdichtung für Absperr- und,Regelorgane, der vorzugsweise für geschmiedete Ventilkörper und für Hochdrucksysteme bestimmt ist.

Die Spindeln von Absperr- und Regelorganen, das sind im allgemeinen Ventile und Schieber, werden meist mittels Stopfbuchsoder Nutringpackungen gegen die Gebäusewand der Armatur abgedichtet. Diese Dichtpackungen werden über ein ringförmiges Stück, die sogenannte Brille, mittels Schrauben gegen die Dichtflächen gepreßt bzw. unter Spannung gebracht. Zum Anziehen und später zum Nachstellen der Spannmuttern, Preßschrauben oder Überwurfmutter, sind in dem das Antriebsende der Spindel aufnehmenden Gehäuseteil, der sogenannten Laterne, hinreichend große Öffnungen bzw. Fenster erforderlich. Diese Fenster sind beim Einsatz der Armatur in Chemieanlagen oder ganz allgemein in der Umgebung korrosiv wirkender Stoffe, bei hoher Luftfeuchtigkeit und bei großem Schmutzanfall erheblich nachteilig, weil sowohl wesentliche Bereiche der Spindel wie auch ihre Dichtpackung dem korrosiven Angriff in erhöhtem Maß unterliegen. Die Verwendung empfindlicherer Dichtpackungen oder präzise ausgeführter Kupplungsglieder zwischen dem auf- und abwärts bewegten Spindelabschnitt in der Stopfbuchse und dem rotierenden Spindelabschnitt am Antriebsende ist aus dem gleichen Grund unzweckmäßig. Die Verwendung einer ungeteilten Spindel, bei der auch der in der Dichtungspackung befindliche Spindelabschnitt gedreht wird, verbietet sich an Hochdruckventilen wegen der hohen Reibungskräfte der Dichtpackung gegenüber der Spindel.

Aus der DT-OS 2 201 081 ist eine Spindelabdichtung für ein unter geringem Druck betriebenes Ventil mit einem Aufsatzstück (Kopfstück) ohne laternenartige Aussparungen und mit einteiliger Spindel bekannt, bei dem die der Reibung der rotierenden Spindel

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ausgesetzte Dichtpackung von der Seite des durch strömenden Mediums her unter dem Preßdruck eines Pederringes in Verbindung mit Tellerfedern gehalten ist, um ein häufiges Nachstellen der Dichtpackung zu vermeiden. Bei dieser Anordnung sind folglich die Federeleraente ebenfalls dem korrosiven Einfluß des Mediums ausgesetzt, und eine dauernde Fettfüllung im Raum um die Federn ist nicht möglich. Ferner ist diese Bauweise mit in der Dichtpackung rotierender Spindel für Hochdruckventile nicht brauchbar.

Die DT-OS 1 750 382 beschreibt ein sogenanntes Rußbläserventil mit ungeteilter Spindel, die in einer Büchse aus Sinterwerkstoff mit Kotlaufeigenschaften geführt ist, wodurch die Dichtpackung mehr oder weniger als Spindelführung entlastet wird. Die Stopfbuchsbrille steht ferner einerseits unter dem Druck einer voreinstellbaren Schließfeder, die die Packung belastet, und ist andererseits in Gegenrichtung durch weitere Federn entlastet, so daß der zeitweise angestiegene Systeradruck eine selbsttätige Öffnung des Schließkegels bewirkt.- Eine derartige Spindelführung ist auch in konstruktiven Einzelheiten ebenfalls nicht geeignet, die Forderungen an ein Hochdruckabsperrorgan zu erfüllen.

Schließlich zeigt die DT-OS 2 100 371 ein Absperrventil für verhältnismäßig niedrige Systemdrucke mit einer Wärmeisolierung zwischen dem Gehäuse mit Absperrkörper einerseits und dem Antriebsende der Spindel einschließlich der Stopfbüchse andererseits. In einem auf das Ventilgehäuse aufgesetzten Abstand steil ist ein temperaturbeständiger Verdrängungskörper, z.B. aus Asbestscheiben, unter dem Preßdruck einer Feder gehalten, der die Funktion einer Dichtpackung jedoch nicht ausüben kann. Diese Dichtpackung befindet sich vielmehr obae Federbelastung in einer Stopfbuchsbrille unterhalb des Antiebsendes der Spindel.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Spindelabdichtung für Absperr- und Regelorgane nach Hochdrucknorm zu schaffen, z.B. für die Druckstufen 325 und 700 bar, die folgende Forderungen erfüllt:

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Die wartungsfreie Betriebszeit ist

a) für die Dicbtpackung und

b) ftir die Spindelkupplung zwiscben dem inneren translatoriscb bewegten Spindelteil und dem äußeren drebbaren Teil um 50 bis 100 io zu erb oben,

c) die Baulänge bzw. Bauböbe des Ventils ist in Acbsricbtung der Spindel um 15 bis 20 $ gegenüber berkömmlicben Hocbdruck-Eckventilen und -Durcblaufventilen zu kürzen, wobei diese Forderung wegen der notwendigen Zugänglicbkeit an den Flanscben im wesentlicben nur im Bereicb des Aufsatzstücks bzw. Kopfstücks für den Spindelantrieb erfüllbar ist,

d) das Kopfstück für den Spindelaufsatz ist für die Aufnabme einer von außen niobt angreifbaren Fettfüllung gescblossen auszufübren.

Diese Aufgabe wird, ausgebend von einem Spindelantrieb im wesentlicben bestebend aus einem Ventilgebäuse und einem Kopfstück sowie einer geteilten Spindel mit einem inneren den Absperrkegel tragenden, eine Dicbtpackung durcbdringenden, translatoriscb bewegten Teil und einem äußeren drebbaren Spindelteil mit dem Antriebselement sowie federnden Spannmitteln für die Dicbtpackung erfindungsgemäß gelöst durcb die Kombination folgender Merkmale:

a) Die Stopfbucbspackung ist von der Antriebsseite der Spindel ber durcb ein Tellerfederpaket belastet,

b) die Spindelteile stützen sieb an den im inneren des Kopfstücks befind lieb en, konkav ausgeiübrten Stirfifläcben auf einer Kugel ab und sind durcb im Querscbnitt U-förmig profilierte^ in Nuten an den Spindelenden eingreifende HaIbscbalen miteinander gekuppelt, wobei die Mantelfläcben der .Halbscbalen mittel- oder unmittelbar im Kopfstück gefübrt sind,

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c) der Hubraum der Tellerfedern und der benachbarte BewegungsrauiD der Kupplungabalbscbalen einscbließlicb der Kugel bilder, einen gemeinsamen nacb außen abgescblossenen Raum für eine Sobmiermittelfüllung.

Nacb weiteren Merkmalen der Erfindung nimmt das Ventilgehäuse als federbelastete Dicbtpackung entweder geschichtete Nutringmanscbetten auf oder einen einteiligen zylindrischen Dichtkörper aus nachgiebigem Werkstoff, in dessen Innen- und Außenfläche schräg verlaufende, ringförmige Nuten eingeformt sind.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen.

Die Pig. 1 zeigt ein als Eckventil ausgeführtes geschmiedetes Ventilgehäuse 1 mit Schraubflanschen nach Hochdrucknorm. Das den äußeren Spindelantrieb aufnehmende geschlossene Kopfstück ist mit dem Gehäuse 1 ebenfalls verschraubt. Um den im Inneren in der Dichtpackung 3 ohne Drehung bewegten Teil 4a der Spindel mit dem Schließkegel 5 und den mittels eines Gewindes im Kopfstück 2 drehend bewegten Teil 4b der Spindel gebildeten Antrieb mit geringer gegenseitiger Reibung zu kuppeln, sind in die gegenüberliegenden Enden der Spindelteile ringförmige Nuten und unmittelbar an den Stirnflächen kugelige Vertiefungen eingearbeitet. Zum Zusammenbau des Ventils mit seinen Antriebsteilen werden auf den inneren Teil 4a der Spindel zunächst die büchsenförmigen Paßstücke 6 mit zwischengelegter Dichtpackung aufgeschoben und dann ein Tellerfederpaket 7 vorgelegt. Die Federkraft dieses Tellerfederpakets ist so bemessen, daß der auf die Dichtpackung 3 nach dem Zusammenbau des Ventils ausgeübte Preßdruck stets größer ist als die durch den Systemdruck des abzusperrenden Mediums auf die Packung 3 ausgeübte Kraft. Das Tellerfederpaket 7 bewirkt ferner bei werkstoffbedingten größeren Maßänderungen der Packung, die sich bei wechselnden Temperaturen einstellen, einen Dehnungsausgleich,- Zur Kupplung der Spindelteile 4a, 4b wird zunächst die Kugel 8 eingefügt, sodann mit Hilfe der im Querschnitt U-förmig profilierten Halb schalen 9a, 9b, die in die Nuten an den Spindelenden eintreten,

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beide Spind elteile gekuppelt und das im Inneren mit einer dimensionierten zylindrischen Bohrung versehene Kopfstück 2 aufgeschraubt. Der Außendurchmesser der zylindrischen Halbschalen 9a, 9b ist so kalibriert, daß unmittelbar in der zylindrischen Bohrung des Kopfstücks 2 nur ein enger Ringspalt zum Durchtreten einer Pettfüllung verbleibt. Die Halbschalen 9a, 9b können jedoch bei einer nur unwesentlich andren Ausführungsform auch mittelbar im Kopfstück 2 geführt sein, wenn z.B. zwischen ihrer Mantelfläche und der Innenwandfläche des Kopfstücks noch eine Spannmutter angeordnet ist, mit der die Packung 3 und das Tellerfederpaket auch einstellbar unter Spannung gesetzt werden kann. Nach dem "Verschrauben des Kopfstücks 2 mit dem Ventilgehäuse 1 nehmen dann die gekuppelten Spindelteile 4a, 4b und die Dichtpackung 3 mit den Paßstücken 6 und dem T_eller£ederpaket 7 die in Pig. 2 vergrößert dargestellte Punktionslage in einem nach außen abgeschlossenen Raum ein, in den über mit Stopfen zu versehende Bohrungen 10 die Pettfüllung eingebracht werden kann. Diese Pettfüllung wird beim Betätigen des Yentils mittels des Handrads 11 oder eines Stellmotors im Innenraum des Kopfstücks 2 intensiv verdrängt, so daß die Kugel und auch das Tellerfederpaket 7 ihre Bewegungen über lange Betriebszeiten hinweg auf gefetteten Plächen ausführen können und die Dichtpackung 3 unter angemessener Preßspannung hält.

Als federbelastete Dichtpackung 3 kommen für die oben beschriebene Ausführung des Hochdruckventils beschichtete Nutringraanschetten bekannter Art in Betracht. Es haben jedoch Praxisversuche gezeigt, daß die Standzeit der Dichtpackung 3 noch weiter erhöht werden kann, wenn einteilige Dichtringe verwendet werden, wie sie in den Piguren 3 und 4 im Querschnitt dargestellt sind. Diese Dichtringe bestehen aus den üblichen nachgiebigen Werkstoffen, deren Auswahl nach den Gegebenheiten, wie Temperatur, Druck, Korrosionsfestigkeit usw., erfolgt. Zur Gewährleistung der Verdrängung der Dichtpackung gegen die Spindel 4a unter der last des Tellerfederpakets 7 sind in die inneren und äußeren Plächen der einteiligen Packungszylinder 3a Nuten 12 eingearbeitet bzw. eingeformt, deren Richtung schräg zur Längsachse verläuft. Die ringförmigen Nuten 12 können

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gemäß Pig. 3 innen und außen gegeneinander versetzt sein oder aber, wie es Fig. 4 zeigt, innen und außen auf gleicher Höhe liegen, so daß symmetrische oder asymmetrische Dichtlippen 3b entstehen. Beim Zusammenpressen der Dichtung werden die Dichtlippen 3b nach außen und innen gedrückt und dabei an die zu dichtenden Flächen der Spindel und des Gehäuses angelegt. Der Innendruck verstärkt diese Wirkung. Die einteilige Dichtung 3a hat an beiden Stirnseiten ebene Flächen. Dabei sind die bei den Nutringen üblichen Grund- und Deckringe mit profilierten Stirnflächen nicht erforderlich.- Die Länge der einteiligen Dichtung 3a ist genau bestimmt; es können sich nicht die Herstellungstoleranzen einer Yielzahl von Ringen addieren oder bei der Montage eine falsche Anzahl von Ringen eingebaut werden.-Der Formgebung dieser einteiligen Dichtungsringe und ihrer Verwendung als Dichtpackung kommt im Rahmen dieses Beispiels auch selbständige erfinderische Bedeutung zu.

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Claims (6)

1. 2U4825

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   Patentansprüche

   Spindelantrieb mit Abdichtung für Absperr- und Regelorgane, vorzugsweise für hohe Drucke, im wesentlichen bestehend aus einem zweiteiligen Ventilkörper (Ventilgehäuse und Kopfstück) und einer geteilten Spindel, mit einem inneren, den Absperrkegel tragenden, eine Dichtpackung durchdringenden auf- und abwärts bewegten Teil und einem äußeren drehbaren Teil mit dem Antriebselement sowie federnden Spannmitteln für die Dichtpackung, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

   a) Die Dichtpackung (3) ist von der Antriebsseite der Spindel (4a, 4b) her durch ein T_ellerfederpaket (7) belastet,

   b) die Spindelteile (4a, 4b) stützen sich im Inneren des Kopfstücks (2) an ihren konkav ausgeführten Stellflächen auf einer Kugel (8) ab und sind durch im Querschnitt U-förmig profilierte, in Nuten an den Spindelenden eingreifende Halbschalen (9a, 9b) miteinander gekuppelt, wobei die Mantelflächen der Halbschalen mittel- oder unmittelbar im Kopfstück geführt sind,

   c) der Hubraum des Tellerfederpakets (7) und der benachbarte Bewegungsraum der Halbschalen (9a, 9b) einschließlich der Kugel (8) bi den einen gemeinsamen nach außen abgeschlossenen Raum für eine Schmiermittelfüllung.
2. 2. Spindelantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet» daß das Ventilgehäuse (1) als Dichtpackung (3) geschichtete Nutringraanschetten aufnimmt.
3. 3. Spindelantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (1) als Dichtpackung (3) einen einteiligen zylindrischen Dichtkörper (3a) aus nachgiebigem Werkstoff aufnimmt, in dessen Innen- und Außenfläche schräg verlaufende ringförmige Nuten (12) eingeformt bzw. eingearbeitet sind
4. (s. Pig. 3, Pig. 4).
   Zeichn.
5. BASF Aktiengesellschaft
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