DE2457960A1

DE2457960A1 - Druckentlasteter schieber

Info

Publication number: DE2457960A1
Application number: DE19742457960
Authority: DE
Inventors: Hubert Skibowski
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-03-24
Filing date: 1974-12-07
Publication date: 1976-06-10

Description

Druckentlasteter Schieber Die Erfindung bezieht sich auf eine Absperreinrichtung für eine Rohrleitung, insbesondere Schieber, mit einem Gehäuse, in dem eine koaxial zu einem ersten Rohrleitungsstück verschiebbare Schieberhülse abgedichtet angeordnet ist und mindestens einen seitlichen Durchbruch aufweist, durch den bei entsprechender Stellung der Schieberhülse ein geöffneter, gedrosselter oder geschlossener Durchgang zu einem seitlich abgehenden zweiten Rohrleitungsstück gebildet ist, nach Patent 2 314 702.
Das Hauptpatent betrifft eine Absperreinrichtung für eine T-förmige Rohrleitungsverzweigung mit einem geraden molchbaren Durchgang und seitlichem Abgang, der unter Fernbedienung geöffnet, gedrosselt oder geschlossen werden soll. Eine derartige Absperreinrichtung ermöglicht eine auf ihrer gesamten Lange absperrbare kohreinbindung ohne Restmengennachlauf aus Pohrstutzen und Ventilgehäuse. Durch die Verwendung einer verschiebbaren abgedichteten Schieberhülse mit mindestens einem seitlichen-Durchbruch ist nicht nur eine ideale Molchbarkeit der Armatur sichergestellt, sondern zugleich eine Druckentlastung des Absperrgliedes (Schieberhülse), was sich sowohl hinsichtlich der Verstellkräfte als auch des Verschleißes, insbesondere bei häufigen Betätigungsspielen, außerst günstig auswirkt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das in dem Hauptpatent offenbarte und beanspruchte Prinzip der druckentlasteten Schieberhülse auch für Winkelarmaturen und hier insbesondere für Schieber verwendbar zu machen.
Im Stand der Technik werden üblicherweise Ein, Kolben oder Parallelschieber verwendet, die mit Hilfe einer Verstellspindel mit Handrad senkrecht zur Rohrleitungsachse verstellt werden. Insbesondere beim Parallelschieber, bei dem die Dichtflächen parallel angeordnet sind, besteht bei einseitig höheren Betriebsdrücken eine große Reibung und Gefahr des Verschleißes, wodurch zwecks Abhilfe gepanzerte Dichtleisten oder dergl. verwendet werden, um diesem Nachteil entgegenzuwirken.
In jedem Fall sind verhältnismäßig hohe Verstellkräfte zur Betätigung des Schiebers erforderlich und ein hoher Verschleiß zu befürchten.
Bei einer Absperreinrichtung dor eingangs genannten Art wird die Aufgabe der Erfindung dadurch gelöst, daß das Gehäuse am Ende des ersten Rohrleitungsstücks angeordnet ist und an der freien Stirnseite eine Betätigungsvorrichtung aufweist mit mindestens einem in das Gehäuse ragenden Verstellglied, das mit der zugekehrten Stirnseite der Schieberhülse in Eingriff steht.
Die Erfindung macht sich die Tatsache zunutze, daß eine erfindungsgemäß angeordnete Schieberhülse in jeder Stellung von Betriebsdruck entlastet ist, was sehr geringe Verstellkräfte für Hand- oder Servobetätigung zuläßt. Der besondere Vorteil der Erfindung liegt jedoch darin, daß infolge der Druckentlastung der Schieberhülse keine einen Verschleiß bewirkenden Druckkräfte einwirken, wodurch die erfindungsgemäße Anordnung äußerst verschleißsicher ist. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß die erfindungsgemäße Schieberhülse eine sichere Abdichtung im Gehäuse gewährleistet, so daß keine aufwendigen Dichtungsanordnungen wie Stopfbuchsen oder dergl., die ebenfalls einem hohen Verschleiß unterworfen sind, benötigt werden.
Beim Gegenstand des Hauptpatents ist in erster Linie an eine Verstellung der Schieberhülse durch hydraulische oder pneumatische Mittel gedacht, wenn auch eine mechanische Verstellung gleichwohl in Betracht kommt. Bei der vorliegenden Erfindung soll die Schieberhülse mechanisch verstellt werden, wobei ein Verstellglied mit der Schieberhülse in Eingriff steht.
Das Verstellglied kann auf irgendeine bekannArt und Weise betätigt werden. In einer Ausgestaltung der Erfindung in diesem Zusammenhang ist vorgesehen, daß eine axial feste Verstellschraubspindel vorgesehen ist mit einer Verstellmutter, die über mindestens eine parallel zur Achse des ersten Rohrleitungsstücks bewegbare Verstellstange mit der Schieberhülse verbunden ist. Verstellspindeln zur Schieberbetätigung sind allgemein üblich. Bei der zuletzt genannten Ausführungsform wird die Schieberhülse jedoch nicht direkt von der Verstellspindel, sondern über eine auf einem Gewinde der Verstellspindel sitzende Verstellmutter bewerkstelligt.
Eine günstige Lagerung der Verstellspindel ist mit einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung gegeben, wenn das in das Gehäuse hineinragende Ende der Verstellspindel sich auf einem im Gehäuse angeordneten Lagerabschnitt abstützt, während eine Schulter an der Verstellspindel eine Bewegung der Verstellspindel nach außen durch Anschlag an die Stirnplatte des Gehäuses verhindert. Die Schulter an der Verstellspindel wird zweckmäßigerweise durch einen geteilten in einer Nut einsitzenden Ring gebildet.
An Stelle einer Verstellspindel mit Handrad zur Verstellung der Schieberhülse kann auch ein Servokolben vorgesehen werden.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist hierzu vorgesehen, daß im Gehäuse ein gegenüber dem ersten Rohrleitungsstück abgedichteter Zylinderraum für einen Verstellkolben angeordnet ist, dessen Kolbenstange koaxial zur Schieberhülsenachse oder parallel dazu über das freie Stirnende des Gehäuses hinaus steht und mit mindestens einer parallel zur Schieberhülsenachse bewegbaren Verstellstange verbunden ist, die ihrerseits mit der Schieberhülse in Verbindung steht. Um den Aufwand hierfür möglichst gering zu halten, sieht eine weitere Ausgestaltung vor, daß nur der der freien Stirnseite des Gehäuses zugekehrte Zylinderraum über einen Strömungsmittelanschluß mit einer Druckquelle in Verbindung bringbar ist und daß eine Feder am Kolben oder an der Kolbenstange angreift, die den Kolben in Richtung freie Stirnseite des Gehäuses zu drücken sucht.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen greift das Verstellglied der Betätigungsvorrichtung an der Stirnseite der Schieberhülse an. Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Schieberhülse im Inneren einen festen Steg aufweist, der mindestens einen Strömungsmitteldurchbruch besitzt, über den der dem ersten Rohrleitungsstück abgewandte Raum des Gehäuses mit dem Inneren des ersten Rohrleitungsstücks verbunden ist. Bei einer derartigen Ausbildung des erfindungsgemäßen Schiebers kann dann beispielsweise eine Verstellspindel auch am Steg der Schieberhülse angreifen. Der Durchbruch durch den Steg stellt eine Strömungsmittelverbindung zur anderen Seite der Schieberhülse dar, wodurch wiederum auf beiden Seiten der Schieberhülse annähernd gleicher Betriebsdruck herrscht und die Schieberhülse somit druckentlastet ist.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß Kontrollbohrungen mit der zylindrischen Innenwand des Gehäuses verbunden sind zur überwachung von über die Dichtungen zwischen Schieberhülse und Innenwand wanderndem Strömungsmittel in allen Stellungen der Schieberhülse.
Die Kontrollbohrungen können beispielsweise mit irgendwelchen Meßeinrichtungen verbunden werden, die über die Dichtung fließendes Strömungsmittel feststellen und somit undicht gewordene Dichtungen anzeigen.
Zwei besonders vorteilhafte liusführungsbespiele werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher beschrieben: Fig. 1 zeigt im Schnitt einen ersten Schieber mit druckentlasteter Schieberhülse; Fig. 2 zeigt im Schnitt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schiebers, bei dem die druckentlastete Hülse mit einem Steg versehen ist.
In Fig. 1 ist ein erstes Rohrleitungsstück 10 in strichpunktierten Linien angedeutet. Desgleichen ist ein winklig dazu laufendes zweites Rohrleitungsstück 11 ebenfalls in strichpunktierten Linien gezeichnet. Beide Rohrleitungsstücke 10 und 11 sind an ein Gehäuse 12 eines Schiebers angeflanscht.
Die freie Stirnseite des Gehäuses 12 ist durch eine Frontplatte 13, die über nicht gezeichnete Schrauben am Gehäuse 12 befestigt ist, abgeschlossen. In einer zylindrischen Bohrung 14 des Gehäuses 12 koaxial zum ersten Rohrleitungs-.abschnitt 10 ist eine Schieberhülse 15 verschiebbar angeordnet. Die Schieberhülse weist auf dem Außenmantel mehrere eingelassene Dichtungen 16 auf. Sie ist mit mehreren seitlichen Durchbrüchen 17 versehen, die in öffnungsstellung mit einem Ringkanal 18 des Gehäuses 12 ausgerichtet sind, der seinerseits mit einer sich kugelkalottenförmig nach außen weitenden öffnung 19 in Verbindung steht, deren äußerer Querschnitt dem des zweiten Rohrleitungsstücks 11 entspricht.
Die öffnungsstellung der Schieberhülse 15 ist in Fig. 1 im übrigen auf der rechten Zeichnungshälfte wiedergegeben, während die linke Zeichnungshälfte die Schließstellung zeigt.
In die Bohrung 14 ist von unten eine Führungsbuchse 20 eingesetzt, die aus einem abgesetzten dünnwandigen Führungsabschnitt 21 und einem Anschlag- und Dichtabschnitt 22 besteht. Von der anderen Seite des Gehäuses 12 ragt ein topfförmiges Bauteil in die Bohrung 14, dessen oberer Flansch 24 mit Hilfe der Frontplatte 13 gegen das Gehäuse 12 gehalten ist. Der Außenmantel des Bauteils 23, der sich bis zum Ringkanal 18 nach unten erstreckt, bildet eine weitere Führung für die Schieberhülse 15.-Letztere weist auch auf der Innenseite mehrere Dichtungen 25 auf, die für eine wirksame Abdichtung zwischen der Schieberhülse 15 und dem Führungsabschnitt 21 bzw. dem Außenmantel des Bauteils 23 sorgen.
Die nach unten weisende Stirnseite des topfförmigen Bauteils 23 verjüngt sich nach unten und -ist strömungsgünstig ausgeformt.
Eine koaxial zum ersten Rohrleitungsstück 10 angeordnete Verstellspindel 26 ragt über eine Bohrung 27 in der Frontplatte 13 in den Innenraum des Bauteils 23 und stützt sich mit ihrem freien Ende in einer Sackbohrung 28 des Bauteils 23 ab. In einer nicht bezeichneten Ringnut der Spindel 26 ist ein zweigeteilter-Ring 29 gehalten, der einer axialen Verschiebung der Spindel 26 nach oben durch Anschlag an die Frontplatte 13 entgegenwirkt. Die Spindel weist im außenliegenden Abschnitt ein Gewinde 30 auf, auf dem eine Verstellmutter 31 sitzt. An zwei diametral gegenüberliegenden Armen 32, 33, die mit der Verstellmutter31 verbunden sind, sind Verstellstangen 34, 35 angelenkt, die parallel zur Achse des ersten Rohrleitungsstücks 20 verschiebbar sind und durch entsprechende oeffnungen durch die Frontplatte 13 hindurchgeführt sind. Das untere Ende der Verstellstangen ist von der Stirnseite her in die Schieberhülse 25 eingeschraubt. Die Arme 32 und 33 sind in Gabeln 36, 37 auf der Oberseite der Frontplatte 13 geführt, die ein Drehen der Verstellmutter 31 verhindern. An dem oberen Ende der Verstellspindel 26 ist ein Handrad 38 befestigt.
Kontrollbohrungen 39, 40 und 41 verbinden die Bohrung 14 in axialen Abständen mit der Außenseite des Gehäuses 12. Die Kontrollbohrungen 39 - 41 dienen dazu, über die Dichtungen der Schieberhülse 15 tretendes Strömungsraittel herauszulassen, um das Undichtwerden von einzelnen Dichtungen anzuzeigen.
Eine alternative Ausführungsform ist in Fig. 1 in strichpunktierten Linien dargestellt. Im zylindrischen Innenraum des Bauteils 23 ist ein Verstellkolben 39 dichtend angeordnet, wobei der der Stirnplatte 13 zugekehrte Zylinderraum über eine Bohrung 40 mit einem Druckmittelanschluß verbindbar ist. Die Spindel 26 wird dann durch eine mit dem Kolben 23 verbundene Kolbenstange ersetzt, an der ein der Verstellmutter 31 entsprechendes Bauteil fest verankert ist. Eine vervon unten gegen dieses Bauteil anliegende Feder 41 sucht die Kolbenstange und den Verstellkolben 39 nach oben zu drücken.
Mit Hilfe des Verstellkolbens 39 kann die Schieberhülse 15 hydraulisch oder pneumatisch verstellt werden und die Rohrleitungsstücke miteinander verbinden oder voneinander trennen.
Eine Verbindung kann auch gedrosselt erfolgen. Wie man aus der Zeichnung ohne weiteres erkennt, hebt sich der an den entsprechenden Wirkungsflächen der Schieberhülse 15 angreifende Druck gerade auf, so daß die Schieberhülse 15 vollständig druckentlastet ist. Darüber hinaus wird im Falle der Verwendung eines Verstellkolbens 39 eine vollständige Trennung von Arbeitsmittel einerseits und Verstell-Druckmittel andererseits erzielt, was insbesondere bei Verwendung von aggressiven und/oder korrosiven Medien oder dergleichen von großer Bedeutung ist.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 sind entsprechend der Ausführungsform nach Fig. 1 gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Ein wesentlicher Unterschied gegenüber der vorerwähnten Ausführungsform liegt darin, daß eine Schieberhülse 50 mit einem durchgehenden scheibenförmigen Steg 51 versehen ist. Dieser ist nach unten mit einer abgerundeten strömungsgünstigen Spitze versehen, während er auf der gegenüberliegenden Seite in einen zylindrischen Teil 52 ausläuft, der mit einem Innengewinde versehen ist, in das ein Außengewinde einer Verstellspindel 53 einschraubbar ist.
Ein mit der Frontplatte 13 verbundener Ring 54 und ein in einer Ausnehmung der Frontplatte 13 sitzender Bund 55 sichern die Spindel 53 gegen axiale Bewegung. Eine Stopfbuchsenanordnung 56 dichtet die Bohrung 57 in der Frontplatte 13, durch die die Spindel 53 hindurchgeführt ist, nach außen ab.
Durch Drehen der Spindel 53 wird die Schieberhülse 15 verstellt, und zwar zwischen einer öffnungsstellung auf der linken Seite der Zeichnung und einer Schließstellung auf der rechten Seite der Zeichnung. Stufenlose Zwischenstellungen zu Drosselungszwecken sind möglich.
Im Steg 51 der Schieberhülse 50 sind Bohrungen 58, 59 vorgesehen, durch die das Innere des ersten Rohrleitungsstücks 10 mit dem Raum 60 oberhalb der Schieberhülse 50 verbunden ist. Dadurch herrscht im Raum 60 der gleiche Druck wie im Rohrleitungsstück 10 bzw. im Rohrleitungsstück 11, so daß auch hier die Schieberhülse 50 druckentlastet ist.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e :

1. Absperreinrichtung für eine Rohrleitung, insbesondere Schieber, mit einem Gehäuse, in dem eine koaxial zu einem ersten Rohrleitungsstück verschiebbare Schieberhülse abgedichtet angeordnet ist und mindestens einen seitlichen Durchbruch aufweist, durch den bei entsprechender Stellung der Schieberhülse ein geöffneter, gedrosselter oder geschlossener Durchgang zu einem seitlich abgehenden zweiten Rohrleitungsstück gebildet ist, nach Patent 2 314 702, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (12) am Ende des ersten Rohrleitungsstücks (10) angeordnet undan der freien Stirnseite eine Betätigungsvorrichtung aufweist mit mindestens einem in das Gehäuse (12) ragenden Versbilglied (34, 35, 53), das mit der zugekehrten Stirnseite der Schieberhülse (15, 50) in Eingriff steht.

2. Absperreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine axial feste Verstellschraubspindel (26) vorgesehen ist mit einer Verstellmutter (31), die über mindestens eine parallel zur Achse des ersten Rohrleitungsstücks (10) bewegbare Verstellstange (34, 35) mit der Schieberhülse (15) verbunden ist.

3. Absperreinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein in das Gehäuse (12) hineinragendes Ende der Verstellspindel (26) sich auf einem im Gehäuse (12) angeordneten Lagerabschnitt (23) abstützt, während eine Schulter (29) an der Verstellspindel (26) eine Bewegung der Verstellspindel nach außen durch Anschlag an der Stirnplatte (13) des Gehäuses verhindert.

4. Absperreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (12) ein gegenüber dem ersten Rohrleitungsstück (10) abgedichteter Zylinderraum für einen Verstellkolben (39) angeordnet ist, dessen Kolbenstange koaxial zur Schieberhülsenachse oder parallel dazu über die freie Stirnseite des Gehäuses (12) hinaus steht und mit mindestens einer parallel zur Schieberhülsenachse bewegbaren Verstellstange (34, 35) verbunden ist, die ihrerseits mit der Schieberhülse (15) verbunden ist.

5. Absperreinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß nur der der freien Stirnseite des Gehäuses (12) zugekehrte Zylinderraum über einen Strömungsmittelanschluß (41) mit einer Druckquelle in Verbindung bringbar ist und daß eine Feder (42) am Kolben (39) oder an der Kolbenstange angreift, die den Kolben (39) in Richtung freie Stirnseite des Gehäuses (12) zu drücken sucht.

6. Absperreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schieberhülse (50) im Inneren einen festen Steg (51) aufweist, der mindestens einen Strömungsmitteldurchbruch (58, 59) besitzt, über den der dem ersten Rohrleitungsstück (10) abgewandte Raum (60) des Gehäuses (12) mit dem Inneren des ersten Rohrleitungsstücks (10) verbunden ist.

7. Absperreinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstellglied eine mit dem Steg (51) verbundene Verstellspindel (53) ist.

8. Absperreinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellspindel (53) axial festgehalten ist und mit einem Gewindeabschnitt in eine entsprechende Gewindebohrung im Steg (51) der Schieberhülse (50) einschraubbar ist.

9. Absperreinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellspindel mit einem Gewindeabschnitt in einer Gewindebohrung des Gehäuses eingeschraubt ist und mit dem in das Gehäuse ragenden Ende mit dem Steg der Schieberhülse verbunden ist.

10. Absperreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (12) beidseitig des seitlich abgehenden zweiten Rohrleitungsstücks (11) Führungsbuchsen (22, 23) angeordnet sind, auf denen die Schieberhülse (15) gleitend und abgedichtet bewegbar ist.

11. Absperreinrichtung nach Anspruch 3 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die der freien Stirnseite zugekehrte Führungsbuchse von einem zylindrischen Mantel des Lagerabschnitts (23) gebildet ist.

12. Absperreinrichtung nach Anspruch 4 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die der freien Stirnseite zugekehrte Führungsbuchse vom Zylinder des Verstellkolbens (39) gebildet wird.

13. Absperreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 12, dadurch gekennzeichnet, daß Kontrollbohrungen (39, 40, 41) mit der -zylindrischen innenwand (14) des Gehäuses (12) verbunden sind zur Überwachung von über die Dichtungen (16) zwischen Schieberhülse (15) und Innenwand (14) wanderndem Strömungsmittel in allen Stellungen -der Scheberhülse (15).