DE2544352A1

DE2544352A1 - Hochdruckventil

Info

Publication number: DE2544352A1
Application number: DE19752544352
Authority: DE
Inventors: David P Herd
Original assignee: McEvoy Oilfield Equipment Co
Current assignee: McEvoy Oilfield Equipment Co
Priority date: 1974-10-04
Filing date: 1975-10-03
Publication date: 1976-04-15
Also published as: GB1503022A; CA1055005A

Description

McEvoy Oilfield Equipment Co., Houston, Texas, V.St.A.

Hochdruckventi1

Priorität: 4.Oktober 1974 V.St.A. Nr. 512 368

Die Erfindung bezieht sich auf ein Ventil und vorzugsweise auf ein Absperrventil bzw. Schieberventil, das für den Einsatz bei hohen Drücken geeignet ist. Insbesondere richtet sich die Erfindung auf Verbesserungen an den Dichtungen und deren Anordnung für ein Durchgangs -Hubspinde !-Absperrventil.

Absperrventile sind schon seit vMen Jahren · im- allgemeinen Gebrauch und wurden bei einer Vielzahl von Einsatzbereichen angewendet, wie beispielsweise beim Betrieb zusammen mit öl und/oder Gas in der Erdölindustrie. Derartige Ventile sind allerdings für Betriebsdrücke von nur einigen Hundert at ausgelegt (einige

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Tausend psi). Aufgrund der heute bereits weitgehend ausgebeuteten Energiequellen ist es notwendig geworden, öl und Gas unter sehr hohen Drücken aufzuspüren und zu fördern, die im Bereich von

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21o9,22 kp/cm (3o.ooo psi) oder darüber liegen.Derartige Drücke haben eine größere Dichtwirkung und bessere Sicherheitscharakteristik bei derartigen Ventilen erforderlich gemacht.

Bekannte Ventile bestehen grundsätzlich aus einem Ventilkörper mit Einlaß- und Auslaßleitungen und einer dazwischenliegenden Kammer. Innerhalb dieser Kammer ist in einem Schiebersitz ein an einem Schaft bzw. einer Spindel angebrachter Durchlaß- und Sperrschieber mit einer durchgehenden öffnung angebracht. Die Kammer ist von einer Haube bzw. einem Deckel verschlossen, der am Ventilgehäuse befestigt ist. Der Schaft wird im Deckel hin- und hergeführt und steht mit einer Einrichtung zum Heben und Senken bzw. Hin- und Herbewegen in Verbindung, die dazu dient, den Sperrschieher zwischen einer geschlossenen Stellung, in der ein Durchfluß.durch die Leitungen gesperrt ist, und einer offenen Stellung, in der ein Durchfluß durch die Leitungen und die öffnung im Sperrschieber ermöglicht ist, zu bewegen. Ein derartiges Ventil ist in der US-PS 3 538 938 und 3 696 831 dargestellt.

Zwischen dem Deckel und dem Ventilgehäuse ist eine Dichtung bzw. ein Dichtungseinsatz vorgesehen. Benutzt wurde ein Ringdichtungseinsatz, wie in US-PS 2 433 638, 2 842 336 und 3 696 831 dargestellt, oder eine U-Rinadichtung, wie in US-PS 3 o95 oo4 und 3 135 285 dargestellt. Es ist bekannt, eine genormte metallische

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Fugendichtung zu verwenden, die in Nuten aufgenommen ist, die an

den Flanschflächen zweier Bohrungsteile bzw. zweier Teile am oberen Ende des Bohrlochs angeordnet sind, wie in US-PS

2 83o 665 und 3 oo7 719 gezeigt. Derartige Dichtungen können rhombischen oder T- förmigen Querschnitt aufweisen, wie von der Grey Tool Company auf Seite 2217 - 2272 im Sammelkatalog von 197o/71 (Composite Catalogue, herausgegeben von World Oil) angeboten wird. Ein federfähiger Stahlring mit O-Ringen zum Abdichten zwischen einem Ventilgehäuse und einem Deckel eines Absperrventils ist in US-PS 2 78o 233 dargestellt.

Es ist bekannt, zwischen dem Schiebersitz und dem Ventilgehäuse mittels eines 0-Rings abzudichten, wie er in US-PS 2 957 492 und

3 348 567 gezeigt ist. Ferner sind bei automatisch druckabgedich teten Absperrventilen, wie sie in US-PS 3 o95 6o4, 3 538 938 und 3 696 831 gezeigt sind, Ringlagen aus fließfähigem Dichtmaterial rund um die Sperrschiebersitze angeordnet, um eine Dichtwirkung zwischen dem Ventilgehäuse und den Schiebersitzen infolge von Leitunqsdruck auf Vorratsbehälter mit fließfähigem Dichtmaterial, die mit den Ringlagen aus fließfähigem Dichtmaterial in Verbindung stehen, zu schaffen. Auf jeder Seite dieser Ringlagen aus fließfähigem Dichtmaterial sind O-Ringe angeordnet, um das fließfähige Dichtmaterial in den daraus gebildeten Ringen vor der Verunreiniguna durch Leitungsfluid zu sichern. Dasselbe Prinzip ist für Dichtungen bei Bohrungen bzw. Bohrköpfen (well heads) bzw. am oberen Ende von Bohrlöchern verwendet, wie in der US-PS 2 952

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dargestellt. Es ist ebenfalls bekannt, eine O-Ringdichtung am Ende des Schiebersitzes anzuordnen, wie in der US-PS 3 696 831 gezeigt. Die üS-PS 3 o57 63o und 3 758 o72 vermitteln die technische Lehre, einen O-Ring aus elastomerem Material mit einem Polymer auf Polyfluoräthylenbasis zu kombinieren, wie es beispielsweise unter der Bezeichnung "Teflon" oder "Nylon" bekannt ist, oder mit einem anderen Plastikring niederer Reibzahl, um so einen Dichtungsring zu fertigen. Ferner vermittelt die US-PS 3 Io3 366 die technische Lehre, einen verformbaren Metallring zu verwenden, beispielsweise aus Aluminium, mit einem inneren verformbaren Plastikring aus Polytetrafluoräthylen, wobei sich der Metallring selbst-an die leicht variierenden Spiele in den Ausnehmungen anpassen kann und so verhindert," daß der Plastikring durch diese Spielräume unter Druck extrudiert wird.

Allgemein ist die Spindel bzw. der Schaf"f· gegenüber dem Deckel mittels einer Dichtung' wie beispielsweise einem O-Ring, einem zusammengepressten Dichtmittel oder mit einer Dichtlage aus "Chevron" abgedichtet, wie gemäß US-PS 2 657 898, 2 78o 233, 2 842 336, 2 957 492, 3 o95 oo4, 3 181 552 und 3 696 831 bekannt. Verschiedene Ventile wie die , die in der US-PS 2 657 721, 2 78o 233, 2 842 336 und 3 348 567 dargestellt-sind, zeigen nachgeschaltete Dichtsitze, die in Aktion treten, um eine Metall-auf-Metall-Dichtung zwischen dem Schaft und .dem Deckel

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und/oder dem Ventilgehäuse vorzusehen, wenn es notwendig ist, die Lage rund um den Schaft zu erneuern. US-PS 3 ol3 769 zeigt zwei separate Dichtringe, die am Schaft angebracht sind, und von denen der eine"dichtend mit dem Deckel entweder in der offenen oder in der geschlossenen Stellung des Ventils m Eingriff tritt. US-PS 3 538"938 zeigt einen· oberen und einen unteren Schaftabschnitt, wobei eine-ringförmige Dichtlage zwischen dem oberen Schaftabschnitt und dem Deckel sowie zwischen dem unteren Schaftabschnitt und dem Ventilgehäuse angeordnet ist und zeigt ferner eine obere und eine untere Verbreiterung, die am oberen bzw. am unteren Schaftabschnitt angebracht ist.

Die Dichtsysteme und -anordnungen gemäß Stand der Technik wurden für Betriebsdrücke im Bereich einiger Hundert kp/cm (einiger Tausend psi) ausgelegt, und sie sind nicht im-

2 Stande, bei Betriebsdrücken im Bereich von 21oo kp/cm (3oooo psi) eingesetzt zu werden. Die Ventile gemäß Stand der Technik weisen beispielsweise keine nachgeschalteten Dichtungen auf, wenn die Schaftdichtungen unter hohem Druck durchschlagen bzw. ausblasen^ und die Schaftdichtungen selbst sind elastomere Dichtungen und nicht Dichtungen, bei denen Metallfläche auf Metallfläche liegt. Derartige Sicherungssysteme können die Leckage giftigen Wasserstoffsulfidgases unter hohem Druck

den ermöglichen. Ferner werden die Schiebersitzdichtungen unter/hohen

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Drücken extrudieren und aus den Dichtungsnuten herausrollen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Ventil zu finden, das den Betrieb selbst bei hohen Drücken störungsfrei ermöglicht.

Diese Aufgabe v/ird durch ein Ventil gemäß dem Kennzeichnungsteil des Hauptanspruchs gelöst.

Die Erfindung schafft auch ein Ventil, das ein Gehäuse mit einem Einlaß und einem Auslaß sowie einer zwischenliegenden Kammer aufweist, sowie dnen hin- und herbeweglichen Sperrschieber, der in einem Schiebersitz angebracht ist, der seinerseits innerhalb der Kammer zum öffnen und Schließen des Ventils vorgesehen ist; ferner weist das Ventil einen oberen Deckel zum Schließen der Kammer am einen Ende und einen unteren Deckel zum Schließen der Kammer am anderen Ende auf, und der Sperrschieber ist zwischen einem oberen und einem unteren Schaft angeordnet, die sich.in den oberen bzw. den unteren Deckel hineinerstrecken. An allen Verbindungsstellen zwischen den oben genannten Teilen sind Metall-auf-Metall-Dichtstellen vorgesehen, wenn der Sperrschieber in seiner unteren Stellung ist, und an den Verbindungsstellen aller beweglichen Teile sind nachgeschaltete Dichtungen bzw. Reservedichtungen vorgesehen. Ein mit einer Doppelkante versehener

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Dichtungsring, der mit dem oberen Schaft einstückig ausgebildet ist, selbst enthalten in dem oberen Deckel, bildet mit dem oberen Deckel eine Metall-auf-Metall-Dichtung, und zwar in der oberen wie in der unteren Position des Ventils. Zwischen dem oberen Deckel und dem Ventilkörper ist eine metallene Dichtungsanordnung vorgesehen, wobei alle Berührungsstellen zwischen Dichtungsring und Ventilkörper in ihrem Zusammenwirken einen Kreisring bilden. Ein Verbund-Dichtungsring aus Metall und Plastikmaterial ist zwischen dem Schiebersitz und dem Ventilkörper am Auslaß angeordnet, wobei das Metall verhindert, daß das Plastikmaterial zwischen Sitz und Ventilkörper in den Auslaß hinein extrudiert wird. Ein entfernbarer, nachgeschalteter Sitz kann verwendet werden, um gleichzeitig den oberen Deckel und den oberen Schaft abzudichten, nachdem das Ventil in eine seiner Lagen bewegt wurde.

Die Erfindung erbringt ein neuartiges Dichtsystem und eine Dichtungsanordnung für ein Hochdruck-Absperrventil für den Einsatz bei Drücken im Bereich von 21oo kp/cm (3o.ooo psi). In der unteren Stellung des Schiebers sind Doppeldichtungen vorgesehen zwischen dem oberen Schaft und Deckel, zwischen dem unteren Schaft und dem Ventilgehäuse und zwischen dem Schiebersitz und dem Ventilgehäuse. Jede dieser Doppeldichtungen weist eine Metall-auf-Metall-Dichtung auf mit einer nachgeschalteten Dichtung, um ein Ausblasen oder Durchschlagen zu verhindern und um

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umgekehrt die nachgeschalteten Dichtungen davor zu bewahren, lange Zeit den in der Leitung geförderten Fluiden ausgesetzt zu sein.

Das vorliegende System sieht einen neuartigen, mit zwei Kanten versehenen Gegensitz vor, der am Schaft und innerhalb des Deckels angeordnet ist, um dichtend mit diesem entweder in offener oder geschlossener Ventilposition in Eingriff zu treten.

Nach der Erfindung lassen sich auch zwei voneinander getrennte Gegensitze, von denen einer entfernbar ist, am Schaft anbringen, um mit dem Deckel entweder in der oberen oder in der unteren Position des Ventils in dichtenden Eingriff- zu treten. Der entfernbare Gegensitz weist einen neuartigen, gleichzeitigen Dichtungs-Doppeleingriff auf, der einen Metall-auf-Metall-Dichtungseingriff sowohl mit Deckel als auch gleichzeitig mit Schaft bewirkt, wodurch eine Leckage zwischen dem entfernbaren Gegensitz und dem Schaft sowie zwischen dem Schaft und dem Deckel vermieden ist.

Am gleichen Tage wird für den gleichen Anmelder eine Anmeldung mit dem Titel "Dichtungsanordnung" (USSN 512 o92) eingereicht; deren Offenbarung wird ausdrücklich zum Bestandteil der Offenbarung der vorliegenden Anmeldung gemacht.

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Dem unteren Schaft ist eine begrenzte Axialbewegung hinsichtlich des Sperrschiebers gestattet, v/obei eine Metall-auf-Metall-Dichtung zwischen dem unteren Schaft und dem Ventilgehäuse erlaubt ist, und zur selben Zeit tritt Metall-auf-Metall-Dichtungseingriff zwischen dem oberen Schaft und dem Deckel ein, wenn sich der Sperrschieber in seiner unteren Position befindet. Die untere Schaftabdichtung mit dem Ventilgehäuse wird durch den

Leitungsdruck bewirkt, während die obere Schaf tdi'chtung mechanisch betätigt wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand teilweise schematischer Zeichnunnen an Ausführungsbeispielen noch näher erläutert.

Fig. 1 zeigt gemäß einer vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung ein Ventil in geschlossener Stellung, das im senkrechten Schnitt dargestellt ist; ^;

Fig. 2 zeigt vergrößert den oberen und den unteren Abschnitt der in Fig. 1 gezeigten Darstellung des Ventils;

Fig. 3 stellt die Vergrößerung eines Abschnitts eines der Schiebersitze und des Ventilgehäuses des in" der Fig.l gezeigten Ventils dar;

Fig. 4a ist ein Axialschnitt durch eine Dichtung für den Schiebersitz, wie er in Fig. 3 dargestellt ist, bevor der Schieber-Sitz in dem in Fig. 3 dargestellten Ventilgehäuse angebracht ist;

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Fig. 4b ist der Axialschnitt durch die in Fig. .3 dargestellte Dichtung für den Schiebersitz, nachdem dieser-inr Ventilgehäuse, wie in Fig. 3 dargestellt, angebracht wurde;

Fig. 5a zeigt im Axialschnitt den Eingriffsbeginn· des' Deckeldichtrings zwischen Deckel und Ventilgehäuse, wie in Fig. 1 dargestellt;

Fig. 5b zeigt im Axialschnitt den Deckeldichtring, der im Deckel angebracht ist und der fertig ist zum Montieren im Ventilgehäuse;

Fig. 6a zeigt im Axialschnitt eine v/eitere Aus führung s form einer Dichtung für den Schiebersitz vor der Montage im Ventilgehäuse; ■ -

Fig. 6b zeigt im Axialschnitt die in Fig. 6a dargestellte Ausführungsform einer Dichtung für den Schiebersitz, nachdem sie im Ventilgehäuse angebracht ist; und

Fig. 7 zeigt im Axialschnitt eine weitere Ausfuhrungsform, die einen entfernbaren, nachgeschalteten Sitz darstellt, die am oberen Schaft angebracht ist.

Das Ventil gemäß der in Fig. 1 mit 5 dargestellten vorzugsweisen Aus führung s form der Erfindung ist ein Durchlaßventil mit Hubspindel , Sperrschieber und einem Ventilgehäuse oder Ventilkörper Io, der einander gegenüberliegende Strömungsdurchlässe 12, 14 aufweist, von denen jeder in Abhängigkeit davon, wie das Ventil in einer Leitung, in der es montiert ist, ausgerichtet ist, Strömungsein-

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laß oder Strömungsauslaß sein kann; die Strömungsdurchlässe 12, 14 bilden den Strömungsweg 16, der innerhalb des Gehäuses Io von einer zylindrischen Absperrkammer oder Sperrschieberkammer 18 unterbrochen ist, deren Achse sich im wesentlichen rechtwinklig zum Strömungsweg 16 erstreckt. Wie dargestellt, ist der Strömungsdurchlaß 14 der strömungsaufwärts liegende Abschnitt oder Einlaß des Ventils, und der Strömungsdurchlaß 12 ist der strömungsabwärts liegende Abschnitt oder der Auslaß des Ventils. Das fließfähige Strömungsmittel, das durch Leitung und Ventil fließt, soll als Leitungsfluid bezeichnet v/erden. Die inneren Enden der Strömungsdurchlässe 12, 14 sind mit koaxialen Ansenkungen 2o bzw. versehen, die die Durchlässe 12, 14 umgreifen und nach innen weisende ringförmige Schultern 24, 26 und nach innen weisende zylindrische Wände 28 bzw. 3o bilden; diese Wände weisen einen größeren Durchmesser auf als die Durchlässe 12, 14.

Die Absperrkammer 18 und die Ansenkungen 2o, 22 sind dazu eingerichtet, ein Paar Schiebersitzteile 32 bzw. 34 aufzunehmen; da sowohl diese als auch deren Zubehörteile im Aufbau identisch sind und symmetrisch zueinander auf beiden Seiten der Absperrkammer angeordnet sind, ist die Beschreibung nur eines der Schiebersitzteile 32, 34 auf beide anwendbar.

Das Schiebersitzteil 34 ist länglich und weist eine nach innen gerichtete Oberfläche auf, die so geformt ist, daß sie in Gleit-

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eingriff mit der angrenzenden Stirnfläche des Sperrschiebers 4o, wie im folgenden beschrieben, zusammenwirken kann; ■ ferner-weist das Schiebersitzteil 34 eine nach außen weisende-Oberfläche 42 auf, die im wesentlichen komplementär bzw. passend zur-Form des Abschnitts der Wand 44 ausgebildet ist> die die Absperrkammer 18 bildet; dieser Abschnitt umgibt die Durchlässe- 12, 14 und erstreckt sich in Längsrichtung der Absperrkammer Ii. Bei dem in der

^4O / Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Sperrschieber eine Form mit ebenen Seitenflächen auf, und die Innenfläche bzw. die nach innen weisende Fläche 46 ist ebenfalls eben. Das·Schiebersitzteil 34 weist ferner einen Sitzkragen oder eine Paßtüchse 5o auf, die von der Änsenkung 22· aufgenommen'wird. Das Schiebersitzteil 34 ist mit einer Durchgangsöffnung· 52 versehen, die koaxial und passend zum Strömungsdurchlaß 12 und zum· Strömungsweg 16 ausgebildet ist und die im wesentlichen den gleichen Durchmesser aufweist, um hierdurch eine völlig ungehinderte Strömung zu ermöglichen.

Der obere Endabschnitt des Schiebersitzteils 34

ist von seiner äußeren Endfläche her mit Bohrungen versehen, um somit einen Vorratsraum 54 vorzusehen, der dazu eingerichtet ist, ein fließfähiges oder flüssiges Dichtmittel 56 aufzunehmen, wie es herkömmlicherweise bei automatisch abdichtenden Ventilen verwendet wird. Ein zylindrischer Kolben oder Sperrkörper 57 ist im Vorratsraum 54 gleitfähig bzw. ver-

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schieblich angeordnet, um das Dichtmittel unter Druck zu setzen, wie weiter unten beschrieben wird. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, steht das untere Ende des Vorratsraums 54 über einen sich längs erstreckenden Durchlaß 58 mit einem Durchlaß 6o in Verbindung, der sich quer durch das Hauptteil des Schiebersitzteiles 34 bis zur äußeren peripheren Fläche 62 der Paßbüchse

erstreckt. Das äußere Ende des sich quer erstreckenden Durchlasses 6o steht mit einer ringförmigen Dichtmittelnut in Verbindung, die in der Aussenoberflache 62 des Schiebersitzteils 34 eingebracht ist, und die dessen Innenöffnung 52 kreisförmig umgibt. Das untere Ende des Vorratsraums 54 steht auch mit einem sich quer erstreckenden Durchlaß 66 in Verbindung, der seinerseits mit der Außenseite der Innenfläche 46 des Schiebersitzteils 34 in Verbindung steht und einen Abstand zu einer ringförmigen Dichtnut 68 aufweist, die in die Innenfläche 46 eingebracht ist und die die Innenöffnung 52 kreisförmig umgibt.

In Fig. 3 ist ferner.eine mit einem Gewinde versehene Anschlußbohrung schematisch dargestellt, die seitlich im Ventilkörper Io eingebracht ist und die dazu eingerichtet ist,-ein herkömmliches Druckanschlußteil aufzunehmen, damit hierüber Dichtmittel 56 in die Anschlußbohrung 234 eingeführt wird. Es ist ersichtlich, daß bei dieser Anordnung ein Dichtmittel 56, das durch das Anschlußteil eingebracht wird, zwangsläufig über den Durchlaß 236, dar die Anschlußbohrung 234 mit der Ringnut 64 verbindet, durch diese Ringnut, von dort über Durchlaß 6o und 58 in das Innere des Vor-

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ratsraums 54 und unter den Sperrkörper 57 gelangt.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist der Sperrschieber 4o in der
Absperrkammer 18 für vertikale Hin- und Herbewegung quer zum
Strömungsweg 16 zwischen den beiden Schiebersitz teilen 32, 34 angeordnet. Der Sperrschieber 4o besteht aus einem Paar zusammenwirkender, im wesentlichen rechteckiger Sperrschiebersegmente 7o,72 mit ebenen Außenflächen,die in Gleiteingriff mit den Innenflächen 45, 46 der Schiebersitzteile 32, 34 eingerichtet sind. Am Sperrschieber 4o ist in der Nähe seines unteren Endes ein quer verlaufender Strömungsdurchlaß 74 angeordnet, der-von zwei" aneinander anschließenden Öffnungen in den Sperrschiebersegmenten 7o, gebildet wird :und der so eingerichtet ist, daß er mit den öffnungen 52, 53 in den Schiebersitzteilen 32, 34 fluchtet, wenn sich der Sperrschieber 4o in der gehobenen bzw. oberen oder Durchlaßposition für den Strömungsweg befindet. Die oberen Abschnitte
der Sperrschiebersegmente 7o, 72 bilden den·Schließabschnitt 76, der dazu eingerichtet ist, die Strömung durch-den Strömungsweg
16 zu unterbinden, wenn sich der Sperrschieber in seiner unteren oder Sperrposition befindet, die in den Fig. 1, 2 und

3 dargestellt ist. Der obere Teil des Sperrschiebersegments 72
weist an seiner äußeren Fläche eine überströmaussparung 78 auf, v/ie in Fig. 3 gezeigt, die dazu eingerichtet ist, die

- Dichtmittelnut 68 mit dem inneren Ende des quer verlaufenden Durchlasses 66 dann zu verbinden, wenn siah Sperrschieber

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4o und Sperrschiebersegment 72 in der in Fig. 3 dargestellten

Sperrposition befinden. Es ist ersichtlich, daß- ,wenn der Sperrschieber 4o nach oben in seine Durchlaßposition angehoben ist, die entsprechende Verschiebung der Aussparung 78 dazu dient, die Nut 68 vom Durchlaß 66 zu trennen.

Das in der Zeichnung dargestellte Ventil ist als "normalwirkend¹¹ zu verstehen, d.h.»daß während des Einsatzes des Ventils vorausgesetzt ist, daß dieses im allgemeinen in der in der Figur dargestellten Stellung gegenüber einem Fluidstrom abgesperrt ist. Es kann*= allerdings das Ventil natürlich auch "umgekehrtwir-. kend" verwendet werden, wobei sich das Ventil während des Ein-Satzes im allgemeinen

in offener Position befindet. Das normalwirkende Ventil kann einfach dadurch in ein umgekehrtwirkendes Ventil umgeändert werden, ^:

daß die Sperrschieber Segmente 7o, "72 abgeändert v/erden, wobei

Strömungsdurchlaß 74 mit den der quer verlaufende. ·/ öffnungen-52 und 53 dann übereinstimmt, wenn sich der Sperrschieber in seiner■unteren Position statt, wie vorher beschrieben, in· seiner oberen Pos ition befindet. Es ist aber festzuhalten, daß die Normalstellung (d.h. die Hauptstellung, die das Ventil während des Betriebs einnimmt) dann vorliegt, wenn sich der Sperrschieber 4o in seiner unteren Stellung befindet, ungeachtet, ob es sich um ein norma!wirkendes oder ein umgekehrtwirkendes Ventil handelt.

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Gemä0 Fig. 3_f 4a und 4b werden Dichtungen 23o und 24o von Ringnuten 232, 242 aufgenommen, die am Umfang der Paßbüchse 5o angeordnet sind, um mit der Oberfläche 3o des Gehäuses Io an beiden Seiten der Dichtmittelnut 64 abzudichten. Die Dichtung 23o ist ein O-Ring aus elastomerem Material oder Plastikmaterial, während die Dichtung 24o ein integrierter Plastik-Metall-Dichtungsring ist. Die Dichtung 24o weist" einen kreisringförmigen Metallring 244 und einen kreisförmigen Ring 246 aus Polyfluoräthylenpolymer, wie es beispielsweise unter den Warenzeichen "Teflon", "Nylon" bekannt ist, oder aus einem anderen Plastikmaterial mit niedriger bzw. günstiger Reibungscharakteristik* auf. Die Nut 242 ist an der äußeren peripheren · Kante der Paßbüchse angeordnet, wobei die Nut 242 zwei freie Kanten aufweist und vorzugsweise rechteckigen Querschnitt hat, wobei die·beiden anderen Seiten der Nut von der Ansenkung 22 gebildet werden. Im Idealfall ist die Dicke der Dichtung 24o gleich der Länge der Nut 242, wobei aber die Toleranz auf die Dicke der Dichtung aufgerechnet werden muß, so daß diese eine·größere Dicke aufweist. Vorzugsweise ist das Volumen der Nut 242 grundsätzlich gleich dem Volumen der Dichtung 24o. Der Metallring 244 ist mit dichter Passung rund um die Nut 242 angeordnet; vorzugsweise ist er auf diese im Preßsitz aufgebracht. Bei einer Anordnung,wie sie in Fig. 1 und 4b dargestellt ist, sind die Schiebersitzteile 32 und 34 in die Absperrkammer 18 eingeschoben, wobei die nach den entgegengesetzten Seiten hingerichteten Sitzbüchsen bzw. Paßbüchsen 5o, 51 in entsprechende An-

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Senkungen 2o bzw. 22 eingeführt sind. Die Vorderkanten 21 und beim Beginn der Ansenkungen 2o bzw. 22 sind gebrochen bzw. abgeschrägt, um den Einbau der Büchsen 5o,51 zu erleichtern, Nach dem Zusammenbau tritt der Metallring 244 mit dem- Grund der Nut

242 und der Schulter 26 der Ansenkung 22 in Eingriff, während

der Plastikring 246 im wesentlichen den Rest der Nut 242 ausfüllt.

zwischen der
Die Flächen /.Schulter 26 der Ansenkung 22 und der Endfläche

243 der Büchse 5o können nicht hinlänglich passend hergestellt werden, um eine saubere Abdichtung/bewirken, sondern benötigen hierzu die Dichtung 24o. Die hinlänglich saubere Verarbeitung kann hingegen aber .beim Metal1-auf-Metall-Dichteingriff zwischen der Außenwand 73 des Schiebersegments~72 und der Innenfläche 76 des Schiebersitzteils 34 bewerkstelligt werden; Ferner sollte darauf hingewiesen werden, daß es zum Bewirken einer hinlänglichen Dichtwirkung an der Dichtung 24o notwendig ist, daß die Fläche der sich radial erstreckenden kreisringförmigen-Wand der Nut 242, die der Schulter 26 an der Ansenkung 22 zugewandt ist, kleiner ist als die Fläche des Schiebersegments 72, die von der Dichtmittelnut 68 kreisförmig abgegrenzt ist, die"ihrerseits dem Leitungsdnuck über den Durchlaß 12 ausgesetzt ist. Wenn der Druck an der Wand 243 aufgrund der Wirkung des Dichtmittels 56 größer ist als der Druck auf das Schiebersegment 72 aufgrund des Leitungsdrucks, dann wird die Wand 243 die Tendenz aufweisen, sich von der Schulter 26 abzuheben und dabei die Dichtung 24o aus dem Dichteingriff zu nehmen.

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Der in Fig. 1 und 2 dargestellte Sperrschieber 4o ist hin- und herbeweglich mittels eines Schafts mit Drückausgleich, der ein oberes Schaftteil 8o und ein unteres Schaftteil 82 aufweist. Das untere Schaftteil 82 weist einen Kopf 84 an seinem oberen Ende auf, der zwischen den Schiebersegmenten 7o und 72 innerhalb von Ansenkungen bzw. Aussparungen 86 und 88,-die in

Schiebersegmente

den Innenflächen der unteren Abschnitte der / 7o, 72 angebracht sind, gehalten wird. Die Aussparungen 86 und 88 weisen eine hinlängliche Axiallänge auf, um dem Kopf 84 bezüglich dem Sperrschieber 4o eine begrenzte Axialbewegung-zu gestatten. Das obere Schaftteil 8o weist ein T-förmiges Ahschlagteil auf, das am unteren Ende des oberen Schaftteils 8o mittels Gewindes oder einer Schweißung angebracht ist. Das T-förmige Anschlagteil 9o wird ebenfalls zwischen den beiden Schiebersegmenten-7o· und 72 gehalten und zwar innerhalb entsprechend T-förmiger Halbkreisaussparungen bzw. -ansenkungen 92 und 94.

Das untere Ende des Ventilgehäuses Io ist mit einer Bohrung 95 versehen, die zur Kammer 18 koaxial verläuft, sowie mit einer Ansenkung 96, die vom unteren Ende des Gehäuses Io ausgeht und die eine Stopfbüchse zur Aufnahme des unteren-Schaftteils 82 bildet und eingerichtet ist, eine ringförmige Dichtlage 98 aufzunehmen, die von einem Druckring loo und einem Stopfbüchsenrand Io2 unter Druck gehalten wird, der als Ausstülpung von einer unteren Verschlußkappe Io4 ausgeht, die am Gehäuse Io mittels

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Kopfschrauben Io6 befestigt ist. Eine Befestigung kann unter besonderen Umständen auch mittels Bolzen vorteilhaft erfolgen. Das Gehäuse Io und die Verschlußkappe Io4 weisen zueinander passende Ringnuten Io8 und Ho zur Aufnahme eines unteren Dichtrings 112
auf, der dazwischen eine Metall-auf-Metall-Dichtung bewirkt. Die untere Verschlußkappe Io4 weist eine Bohrung 114 auf, um hierin
verschieblich das untere Schaftteil 82 aufzunehmen. Ein quer verlaufender Durchlaß 116 in der Verschlußkappe Io4 sieht eine Verbindung zwischen der Bohrung 114 und einem Ablaßventil 118 vor,
um einen Druckaufbau oder eine Ansammlung von Leitungsfluid
in der Bohrung 114 zu entlasten bzw. abzuleiten. Das untere Schaftteil 82 bewegt sich in Abhängigkeit von der Hin- und Herbewegung des Sperrschiebers 4o seinerseits hin und her, und die Dichtlage 98 dient als Gleitdichtung rund um den unteren Schaftteil 82.

Am oberen Abschnitt des unteren Schaftteils 82 unterhalb des
Kopfes 84 ist ein metallener Sitzring 12o angeordnet, der eine nach unten weisende kreisringförmige-Schulter
122 bildet, die sein unteres Ende umgibt. Die Schulter 122 ist gewölbt und wirkt mit einem abgeschrägten Sitz 124 zusammen, der am Beginn der Bohrung 95 am Boden der Absperrkammer 18 angeordnet ist; es wird somit eine Metall-auf-Metall-Dichtung mit Linienberührung zwischen diesen Teilen gebildet, wie weiter unten beschrieben.

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Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist das obere Ende 128 der Absperrkammer 18 dazu eingerichtet, mittels einer röhrenförmigen Kappe oder eines Deckels 13o verschlossen zu werden, der einen Schließflansch 132 aufweist, der mit dem oberen Ende 134 des Gehäuses Io mittels Stehbolzen 136 befestigt ist; anstelle der Stehbolzen kann es auch besonders von Vorteil wein, Bolzen oder Kopfschrauben zu verwenden. Der Deckel I3o weist eine Axialbohrung 138 zur Aufnahme aes oberen Schaftteils 8o auf. Dieses weist eine Doppeldichtung

bzw. Gegensitz (backseat) oder einen nachgeschalteten Sitz/22o auf, der radial hiervon absteht und hiermit einstückig ausgebildet ist (d.h. die Doppeldichtung 22o und der Schaftteil 8o sind ein Werkstück) ; hierbei wird jegliche Leckage hinter dem nachgeschalteten Dichtsitz 22o vermieden. Der nachgeschaltete Sitz 22o v/eist abgerundete nach oben und nach unten weisende Schultern 222, 224 auf und Entlästungsnuten zum Spannungsabbau 226, 228, die daneben auf jeder Seite des Sitzes 22o angebracht sind. Die Schultern 222, 224 sind etwa Rücken zu Rücken angeordnet, um die Längenabmessung des Deckels 13o zu verringern. Die Axialbohrung 138 weist einen vergrößerten Abschnitt 154 auf, dessen Durchmesser größer ist als der des nachgeschalteten Sitzes 22o und der zu deren Aufnahme dient. Der vergrößerte Abschnitt 154 endet in einer unteren Ansenkung bzw. Ausnehmung 158, die dazu eingerichtet ist, den Schließring 16o aufzunehmen, der eine axial verlaufende Bohrung 184 zur Aufnahme des Schafts aufweist, die mit der Absperrkaraner 18 und der Bohrung 138 im Deckel koaxial verläuft. Beim zusar.r-.erigebauten Ventil wird das obere Schaftteil 8o in die Bohrung 138 ein-

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■²¹~ ■ 2B44352

geführt, wobei der vergrößerte Abschnitt 154 den Sitz 22o aufnimmt. Der Schließring 16o gleitet"dann auf dem- oberen Schaftteil 80 hinter dem Sitz · 22o und wird von der Ausnehmung 158 aufgenommen. Dann wird das Anschlagteil 9o an das obere Schaftteil 80 angeschraubt, das-zur Anbringung anv Sperrschieber 4o dient, und dieser wird dann zwischen die Schiebersitzteile 32 und 34 eingefügt.

Wenn der Schließring I60 von der Ausnehmung 158 aufgenommen ist, dann verwandelt er den vergrößerten-Abschnitt in"eine Kammer zur Hin- und Herbewegung des Sitzes 22o. Der vergrößerte Abschnitt 154 bildet eine innere, nach unten weisende, abgeschrägte Schulter oder Sitzfläche 156 , und der Schließring I60 weist eine nach oben weisende abgeschrägte, konische Schulter oder Sitz-186 auf, die am oberen Ende der Bohrung 184 angeordnet-ist und'die nach Zusammenbau gegenüber der Schulter 156 angeordnet ist.

Sitz 22o und Sitz 12o sind voneinander getrennt am oberen Schaft 80 bzw. am unteren Schaft 82 angeordnet, wobei in der Schließstellung des Ventils der Sitz 22o in Dichteingriff mit der Schulter 186 treten wird und somit eine Metall-auf-Metall-Dichtung hierzwischen vorsehen wird, während der Sitzring 12o mit der Schulter 124 in Dichteingriff tritt und somit eine Dichtung zwischen diesen Teilen bewirkt, wenn der Druck der Leitungsflüssigkeit den Dichtungsring 12o nach unten

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2 b 4 4 3 b 2

bewegt, was aufgrund der begrenzten axialen Beweglichkeit des Kopfes 84 innerhalb der Aussparungen 86 und 88 möglich ist. Der Sitz 22o ist ferner so auf dem oberen Schaftteil 8o angeordnet, daß er bei der vollgeöffneten Durchlaßposition des Ventils in Dichteingriff mit der Schulter 156 tritt und somit eine Metall-auf-Metall-Dichtung zwischen diesen Teilen bewirkt.

Der Schließring 16o und seine Gegenstücke bzw. seine Zubehörteile sind an Ober- und Unterseite im Aufbau identisch und symmetrisch angeordnet, um somit auch den umgekehrten Einbau und die umgekehrte Verwendung zu bewirken; die Beschreibung einer der beiden Ausbildungen kann demnach auf die beider Seiten angewendet werden. Der Schließring 16o weist eine obere und eine untere Nut 162, 164 zur Aufnahme eines oberen und eines unteren Metall-Dichtungsrings 166, 168 auf, der zur Abdichtung zwischen Deckel 13o und Schließring 16o bzw. Schließring 16o und Gehäuse Io dient. Die Aufnahmenut 164 für den Dichtungsring weist einen nach unten und nach innen weisenden kegelstumpf artigen Sitz bzw. eine Schulter 188 auf, eine nach unten weisende innere kreisringförmige Schulter 19o, eine nach unten und nach außen weisende abgeschrägte konische Schulter 192 und eine nach unten weisende äußere, kreisringförmige Schulter 194 auf. Die Schultern 188, 19o, 192 und 194 haben der Reihenfolge nach einen jeweils abnehmenden Durchmesser. Der Bodenabschnitt der Ausnehmungen 158 v/eist eine Nut 196 zur Aufnahme eines Dichtungsrings auf, die dieselben Merkmale und Abmessungen

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aufweist, wie die Nut 164. Ferner sind Ringdichtungsnuten I08,

Verschlußkappe

' Ho im unteren Gehäuse Io und in der ' Io4 mit denselben Merkmalen, Abmessungen, und Anordnungen vorgesehen, wie sie bei den Nuten 196 und 162 vorliegen. An der Mündung der Absperrkammer 18 ist ein sich nach innen erstreckende kreisringf örmiga: Wulst 198 vorgesehen, der von einer oberen und unteren kegelstumpfförmigen Schulter oder/sitz' 2oo, 2o2 begrenzt ist. Die Schulter 2oo ist der Schulter 188 am Schließring 16o gegenüber angeordnet und wirkt mit dieser zusammen. Allerdings weist der Wulst 198 keine nach oben weisende ringförmige Schulter auf, die der gegenüberliegenden Schulter 194 am Schließring 16o entsprechen könnte.

Die Dichtungsringe 112, 166 und 168 sind in ihren Abmessungen jeweils identisch , um Auswechselbarkeit zu gewährleisten, und daher ist die Beschreibung eines einzigen Rings auch auf alle anderen anwendbar.

Wie aus der Fig. 5a und 5b ersichtlich, ist der Dichtungsring 168 ein kreisringförmiger Ring mit T-förmigem Querschnitt. Der Schaft 169 des T-förmigen Querschnitts liegt in der Horizontalebene, die zur Achse der Bohrung 173 des / 168 senkrecht steht, und das Kopfteil 171 des T-förmigen Querschnitts liegt in einer vertikalen Ebene und verläuft parallel zur Achse der· Bohrung 173. Die äußeren, peripheren Ringkanten 2o4 und 2o6 dieses Kopfteils 171 sind zum Eingriff mit den kreisförmigen Schultern 188 bzw. 2oo abgeschrägt. Der Dichtungsring 168 ist aus Metall,

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vorzugsweise aus Stahl hergestellt.

Fig. 5a erläutert die ursprüngliche Ausgangsstellung des Dichtungsrings 168, bevor dieser zusammengedrückt ist. Die Abmessung X
zwischen Schließring 16o und Gehäuse Io beträgt etwa das Doppelte der Abmessung Y zwischen dem Schaft 169 und der Schulter 19 4,
wobei, sowie die Stehbolzen 136 angezogen werden, Deckel 13o
und Schließring 16o sich um den Abstand Y nach unten bewegen, bis die ringförmige Schulter 194 die nach oben weisende Flache des

Dichtungsrings
Schafts 169 des /' 168 berührt. Diese Stellung ist in

Fig. 5b dargestellt; zu dieser Zeit beträgt die Abmessung Z
zwischen dem Schließring 16o und dem Gehäuse- Io etwa die Hälfte
der Abmessung X. Nach Anziehen der Stehbolzen 136 wird der Dichtring an den Punkten 2o8 und 21o vom Schließring 16o ergriffen und gegen die Schulter 2oo solange gedrückt, bis die Verbindung fertiggestellt ist, wie in Fig. 1 und 2 dargestellt. V7ie in Fig. 2 dargestellt, weist der Dichtring 168 einen Fläche-auf-Fläche-Kontakt an der Stelle 211 mit der Schulter 2oo des Gehäuses Io auf. Nach
fertiggestelltem Zusammenbau greift der Dichtungsring 168 mit dem Schließring 16o an Punkten ein, deren Zusammenfassung oder deren
geometrische örter zwei Kreisringe formen, und der Dichtungsring
168 greift mit dem Gehäuse Io an Punkten ein> deren Zusammenfassung oder geometrischer Ort einen einzelnen-Kreisring bildet. Während des Zusammenbaus v/erden die abgeschrägten Kanten 2o4
und 2o6 an den Schultern 188 und 2oo deformiert, wobei sie einen
Metall-auf-Metall-Hochdrucksitz bilden. Eine derartige- Verformung tritt auf, da die mittleren Durchmesser der Kanten 2o4 bzw. 2o6

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2b443b2

um ein geringes größer sind als die mittleren Durchmesser der Schultern 188 und 2oo.

Es kann besonders von Vorteil sein, herkömmliche-bzw. genormte, metallene Dichtungsringe zu verwenden,-wie in Fig. 5a und 5b mit 212 bezeichnet, die sich von den in Fig. 1 dargestellten geringfügig unterscheiden , und zwar in Nuten 162, 196 und Io8, Ho,

da die Ringnuten symmetrisch irit einander gegenüberstehenden Ober-Di chtungsring flächen sind. Ein derartiger " / kann aber nicht zwischen

dem Deckel 13o und dem Gehäuse Io verwendet werden, da an der Wulst 198 keine nach oben weisende , kreisringförmige Schulter

Schließring ist, die mit der Schulter 194 am / 16o übereinstimmt, wie oben

ersichtlich. Das Fehlen dieser Schulter verursacht, daß ein geDichtungsring
normter / unstabil wird, urier Last wackelt bzw. sich hin- und herbewegt und bei der Montage an der Schulter 2oo schlecht anliegt und somit eine schlechte Dichtung liefert. Wenn der Dichtring

168 zu klemmen oder zu sperren versucht, dann tritt der Schaft

169 mit der Schulter 2o8 in Eingriff, die den Dichtungsring 168 gewaltsam in eine bündige Anlage zurückbringt. Wollte man an der Wulst 198 noch eine weitere Schulter anbringen, dann würde dies ein größeres Gehäuse Io und einen größeren Deckel 13o erfordern, um die nötige freie Lage zur Montage und zum Auswechseln des Sperrschiebers 4o und der Schiebersitzteile 32 und 34 vorzusehen.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist das obere Schaftteil 8o mit einen· Abschnitt 17o mit Aussengewinde an seinem oberen Ende versehen,

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das sich durch eine Stopfbuchse 142 erstreckt, in der eine Dichtlage 144 dazu dient, rundum das Schaftteil So-eine Gleitdichtung vorzusehen. Eine Antriebsnabe 172"mit einem Innengewinde 174 erstreckt sich durch die Kappe 152 und ist mit dem Gewindeteil 17o verbunden, wobei die Drehung der Nabe 172 dazu-dient, das Schließteil anzuheben und abzusenken, d.h. die Schaftteile 8o> 82 und den Sperrschieber 4o , und zwar in Übereinstimmung mit der Drehrichtung der Nabe 172, um den Sperrschieber 4o zwischen-der öffnungs- und der Sperrstellung hin- und herzubewegen. Das untere Ende der Nabe 172 weist einen Ringflansch 173 auf, der ein oberes Lager 176 zum Verringern der Reibung gegenüber dem Oberteil der Kappe 152 aufweist und der sich auf einem"unteren Lager 178 zum Verringern der Reibung abstützt, das seinerseits-auf einem Stopfbüchsenkragen 15o ruht. Der obere Abschnitt der Nabe 172 steht über die Kappe 152 hinaus und ist mit herkömmlichen Abflachungen versehen, um ein Handrad 182 oder eine andere herkömmliche Betätigungseinrichtung anzubringen, mittels deren der Sperrschieber 4o dann betätigt wird.

Ein Ablaßventil 223 steht mit der Bohrung 138 mittels eines Durchlasses 225 durch den Deckel 13o in Verbindung· und stellt eine Einrichtung zum Befreien der Bohrung 138 von einem etwa aufgebauten Druck oder einer etwa vorhandenen Ansammlung von Leitungsfluid dar, wenn die Dichtlage 144 ansgewechselt werden muß.

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Metall-auf-Metall-Dichtungen 156, 222; 186, 224; und 12o, 124 halten die Dichtlagen 144 und 98 davon ab, lange dem Leitungsfluid ausgesetzt zu sein, und bewahren somit die Dichtlagen 98 und 144 vor Verschleiß oder Korrosion. Ferner stellen die Dichtlagen 98 bzw. 144 und die Metall-auf-Metall-Dichtungen-Doppelabdichtungen als Sicherheit dar, und wenn eine der Dichtungen durchbläst oder bricht, gibt es immer noch eine nachgeschaltete Sicherheitsdichtung. Derartige Metall-auf-Metall-Dichtungen bieten auch die Möglichkeit, die Dichteinlagen 98 und 144 zu entfernen und auszuwechseln, während das Ventil unter Druck steht, wenngleich diese Dichteinlagen auch so ausgebildet sind> daß sie während der ganzen Lebensdauer des Ventils wirksam bleiben.

Wenn das Ventil in Betrieb mittels der Bedienungseinrichtung 182

Schaftteil

geschlossen wird, dann bewegen sich der obere 7 8o, der Sperrschieber 4o und der untere Schaftteil 82 nach unten in die untere Stellung. Der Sitz 12o am unteren Schaf tteil 82 dichtet mit der Schulter 124 ab. Dieser Sitz 12o wird nicht mechanisch in Dichteingriff gebracht, sondern der Leitungsdruck drückt den Sitz 12o in Dichteingriff mit der Schulter 124. Diese Bewegung des Sitzes 12o ist durch die begrenzte Axialbewegung ermöglicht, die zwischen Kopf 84 und Sperrschieber 4o zugelassen ist. Der nachgeschaltete Sitz tritt dann in Eingriff mit der Schulter 186 und bildet eine Metallauf-Metall-Dichtung. Nachdem der Sitz 12o mit der-Schulter 124 in Eingriff getreten ist, drückt eine weitere Bewegung durch den oberen Schaftteil 8o nach unten den Sitz 22o gegen die

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Schulter 186. Wenn dann mittels der Bedienungseinrichtung das Ventil wieder geöffnet wird, dann wandert· der Sitz 22o nach oben, bis sie in Dichteingriff rtiit der· Schulter 156 gelangt und somit eine Metall-auf-Metall-Dichtung bewirkt.

Beim Schließen und öffnen des Ventils sollte das Überlaufventil 118 offen sein, wobei der Leitungsdruck ein Gleichgewicht der Druck-

Ohne einen der -

kräfte auf den unteren 82 und den oberen 8o Schaftteil erwirkt./ artigen ,in Druckgleichgewicht befindlichen-Schaft würde der Druck auf den oberen Schaftteil 8o auf diesen eine so hohe Last aufbringen, daß er ein sehr hohes Drehmoment erforderlich machen würde,-

oberen Schaftteil

das man zum öffnen und Schließen des Ventils am / ■ 8o aufbringen müßte. Das Überlaufventil 118 wird verwendet, um überdruck unterhalb des unteren Schaftteils G2 abzulassen, um zu verhindern, daß ein nach oben gerichteter Druck am· unteren Schaftteil 82 angreift.

Wenn der Sperrschieber 4o in die Schließstellung bewegt wird, die in Fig. 1 dargestellt:ist, dann ist ersichtlich, daß der-Druckunterschied längs des. geschlossenen Ventils auf den druckabwärts gelegenen S anmeIraum 54 einwirkt, wobei der Leitungs-Differenzdruck auf den Sperrkörper 57 einwirkt und ihn nach innen in den Vorratsraum 54 drückt und gleichzeitig das Dichtmittel 56 aus diesem Vorratsraum 54 in die Dichtmittelnut 64 drückt, um zwischen der

Absperrkarjner Außenfläche 62 der Büchse 5o und der umgebenden Wand 3o der 7 18 abzudichten, und durch Durchlaß 66." und Ausnehmung 78 in die

Dichtmittelnut 68, die an der Innenfläche des Schiebersegments 72 vor- und gesehen ist, um gegenüber der öffnung zwischen Schiebersitzteil 34 /

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dem entsprechenden Schieber segment 72 abzudichten. Somit werden Dichtmitteldichtungen automatisch zwischen den beiden Flächen

Schiebersitzteils

und 62 des / 34 und den entsprechenden Abschnitten des Schiebersegments 72 und der Wand 3ο der Absperrkammer 18 vorgesehen. Diese Dichtwirkungen werden gleichzeitig eintreten.

Die Dichtungen 23o und 24o verhindern wirksam den Verlust von Dichtmittel 56 aus der Dichtmittelnut 64. Dies bewirkt ein effektives Abdichten ^der Außenseite der Paßbüchse 5o,

während gleichzeitig sichergestellt ist, daß kein Dichtmittel 56 aufgrund irgendeines Spalts zwischen Büchse 5o und Ventilkörper Io an der Ausnehmung 22 verloren gehen.

2 Wenn der Leitungsdruck 21o9,22 kp/cm (3o.ooo psi) erreicht,

dann wird die Streckgrenze herkömmlicher Dichtmaterialien unter beschränkter Belastung bzw. bei begrenzter Quer-)Ausdehnungsmöglichkeit erreicht. Selbst unterhalb der Streckbelastung tritt eine nennenswerte Bewegung auf, so daß herkömmliche O-Ringe nicht halten. Der Differenzdruck zwischen der Kammer 18 und der Dichtmittelnut 64 ist sehr gering, aber der Differenzdruck zwischen der Dichtmittelnut und dem Durchlaß 14 ist sehr hoch, so daß ein hoher Druck an der Dichtung 24o auftritt. Wenn allerdings am Plastikring 246 ein hoher Druck auftritt, dann wird der Metallring 244 in das Eck der Nut 242 gepreßt,und er schließt jeden Spalt oder jede freie Stelle an der stromabwärtsgelegenen Verbindung zwischen der Paßbüchse 5o und dem Gehäuse Io und verhindert dabei, daß der Plastik-

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- 3ο -

ring 246 durch irgendeinen freien Spalt, der strömungsabwärts gelegen ist, zwischen der Endfläche 243 der Büchse 5o und der Schulter 26 hinausextrudiert wird. Der Metallring 244 kann sich selbst an die variierenden Spiele zwischen Büchse- 5o und Gehäuse Io anpassen, so daß diese niemals kritisch werden. Somit unterstützt der hohe Druck die Dichtwirkung.

In Fig. 6a und 6b ist ein weiteres Dichtsystem für· die Dichtmittelnut 64 dargestellt, das zum Abdichten zwischen der Oberfläche 62 der Büchse 5o und der Wand 3o der Ausnehmung 22 dient. Wie in der nichtzusammengebauten Lage in Fig. 6a gezeigt, wird ein Plastik-Dichtring 3oo in einer Ringnut- Io2 in-der Büchse aufgenommen, und zwar innerhalb der Dichtnut 64; Am anderen Ende der Büchse 5o ist ein Abschnitt 3o4 mit verringertem Durchmesser vorgesehen, an dessen Ende ein ringförmiger- Kanal 3o6-angeordnet ist. Ein Plastikdichtring 3o8 ist über· den Abschnitt-3o4 gegen die ringförmige Schulter 3Io aufgeschoben, die bei der Verringerung des Durchmessers auf den des Abschnitts 3o4 entstanden ist. über den Abschnitt 3o4 sind zwei kreisringförmige- Nockenoder Keilringe 312,314 aufgeschoben, die jeweils einander entgegengerichtete nach oben bzw. nach unten weisende Abschrägungen aufweisen. Dann wird ein gespaltener bzw. mehrteiliger Sicherungsring 316, der zwei halbkreisförmige Abschnitte und einen nach innen sich erstreckenden kreisringförraigen Fortsatz 318 aufweist, angebracht, indem dieser Fortsatz 318 in den Kanal 3o6 eingeschoben wird. Die Länge dieses Fortsatzes 318 ist kleiner als die Tiefe des

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Kanals 3o6. Die äußere periphere Kante des Sicherungsringes ist aus Gründen des Zusammenbaus gebrochen,· um das Einführen der Büchse 5o zu erleichtern, indem die Abschrägung 23 am Gehäuse Io berührt wird bzw. indem die Schrägfläche 23 und die gebrochene Kante am Sicherungsring 316 einander führen und zentrieren. Die Abschrägung 23 preßt ferner die Plastikringe 3oo und 3o8 in der Nut 3o2 und im Abschnitt 3o4 zusammen.

Expandiert der ringförmige Kanal, der zwischen- dem Abschnitt 3o4 mit verringertem Durchmesser und der· Viand 3o gebildet ist> aufgrund des Leitungsdrucks, wie in Fig. 6b dargestellt, dann neigt der Keilring 312 dazu, auf den Keilring 314 aufzulaufen, wobei er einen Metall-auf-Metall-Dichteingriff zwischen Abschnitt- 3o4 und Wand 3o bewirkt. Ferner bewirkt ein derartiger· Dichteingriff das Extrudieren des Plastikdichtrings 3o8, wie in Fig. 6b dargestellt. Der nocken-oder keilförmige Eingriff der Ringe 312 und 314 ergibt sich aufgrund der radialen Abstützung von Gehäuse Io und Büchse 5o.

Anstelle der oben dargestellten Doppeldichtung 22o ist in Fig. 7 eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt: Das obere Schaftteil 4oo weist ein entfernbares Dichtteil in Form eines nachgeschalteten Sitzes 4o2 und einstückig ein einzelnes bzw. in einer Richtung wirkendes Dichtteil 4o4 in Form eines nachgeschalteten Sitzes auf. Auch bei dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann der Schließring 16o benutzt v/erden, es mag aber unter bestimmten Voraussetzungen auch von Vorteil sein, ihn nicht zu benutzen. Der Schließring 16o ist deshalb nicht in jedem Fall notwendig, da ohr.o

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den einstückigen, doppelten, nachgeschalteten Sitz 22o am oberen Schaftteil 80 dieses von der Bohrung 4o6 aufgenommen werden kann.

Der Deckel 4o8 weist einen sich nach innen radial erstreckenden Wulst 41o auf, der eine nach oben weisende, abgeschrägte Schulter 412 zum Eingriff mit dem nachgeschalteten Sitz 4o2 und eine nach unten weisende abgeschrägte Schulter 414 zum Eingriff mit dem nachgeschalteten Sitz 4o4 aufweist.

Der Sitz 4o4 ist am oberen Schaftteil 4oo oberhalb eines Anschlagteils 416 nnd im Abstand zur öffnung des Sperrschiebers angeordnet, wobei der Sitz 4o4 in der angehobenen-oder Durchlaßöffnung des Ventils dichtend mit der Schulter"414 in-Eingriff tritt und somit eine Metall-auf-Metall-Dichtung bildet.

Der obere Abschnitt 418 des oberen Schaftteils 4oo weist einen verringerten Durchmesser auf und bildet eine-nach oben· weisende, kreisringförmige Schulter 42o.Der entfernbare Sitz 4o2 wird über den Abschnitt 418 mit verringertem-Durchmesser"aufgeschoben und weist einen solchen Durchmesser auf, daß er mit der Schulter 42o in Eingriff treten kann. Oberhalb des Sitzes 4o2 und mit einem Abstand hierzu, der gleich dessen Dicke ist, ist eine Ringnut 422 zur Aufnahme eines gespaltenen bzw. geteilten Rings 424 angeordnet. Von einer Ringnut 428 in der äußeren- Peripherie dieses Rings wird ein Federring 426 aufgenommen,

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um den geteilten Ring 424 in seiner Position in der Nut 422 zu halten.

Der Deckel 4o8 weist eine Ausnehmung bzw. Ansenkung oder Aussich
drehung 43o auf, die/koaxial an die Bohrung 4o6 anschließt. Die Ausnehmung 43o ist eine Stopfbüchse und nimmt einen-unteren Kompressionsring 432 auf, der auf der nach oben weisenden ringförmigen Schulter 434 ruht, die von der Ausnehmung 43o gebildet ist, ferner eine Dichtpackung 436 und im Anschluß daran einen Kompressionsring 438, der von dem Stopfbüchsenkragen 44o betätigt bzw. nach unten gedrückt wird, wenn dieser von einem Gewinde innerhalb der-Ausnehmung 43o aufgenommen ist.

Ein Überströmventil 442 steht mit der Bohrung 4o6 mittels eines Durchlasses 444 in Verbindung und ist dazu vorgesehen, Druck abzulassen, um ein Auswechseln der Dichtpackung 436 zu ermöglichen.

Der Sitz 4o2 weist einen sich nach unten erstreckenden kreisringförmigen Dichtungsflansch 446 auf, der eine Lippe 448 bildet, die radial nach innen auf den Schaft 4oo hin eingewölbt-ist. ^Der Sitz 4o2 besteht aus Metall wie beispielsweise Stahl und ist am oberen Schaftteil 4oo derart im Abstand zum Sperrschieber (nicht dargestellt) angeordnet, daß es auf dessen Bewegung hin in der Schließstellung des Ventils dichtend mit der Schulter 412 mittels seines Dichtflansches 446 eingreift, und daß dieser Eingriff die Lippe 448 in Dichteingriff mit dem oberen Schaft 4oo

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bringt; wobei eine Metall-auf-^Metall-Dichtung bewirkt" wird. Somit dichtet der Sitz 4o2 gleichzeitig an zwei Stellen, und zwar mit der Schulter 412 und mit dem oberen Schaftteil 4oo.

Oberhalb des Anschlagteils 416 ist am oberen Schaf tteil- 4oo der

Sitz 4ö4 in Abstand zur Öffnung des Sperrschiebers angeordnet, wobei bei der'angehobenen oder Durchlaßstellung des Ventils dichtend mit der Schulter 414 in Eingriff tritt und somit eine Metall-auf-Metall-Dichtung bewirkt.

Die Erfindung bezieht sich nicht nur auf ein Ventil, sondern auch ausdrücklich auf ein Dichtsystem bzw. auf eine Dichtungsanordnungfür eine Kammer mit zwei nach in entgegengesetzten Richtungen einander zugewandten Enden, wobei entweder das erste oder das zweite Ende der Kammer mit einem Dichtsystem in Dichtverbindung steht, das folgende Merkmale aufweist: eine Doppelringdichtung, die hin- und herbeweglich in der Kammer angeordnet ist-, um mit dieser einen. Metall-auf-Metall-Dichteingriff zu bewirken, und einen ersten und einen zweiten Metallsitz zum Dichteingriff mit der Doppelringdichtung, von denen der erste Metallsitz am ersten Ende der Kammer, wo der Dichteingriff auftritt, und der zweite Metallsitz am anderen Ende der Kammer, wo der Dichteingriff stattfindet, angebracht sind.

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Diese Dichtungsanordnung kann eine hin- und herbewegliche Einrichtung bzw. eine Einrichtung zum Hin- und Herbewegen aufweisen, die die Doppelringdichtung innerhalb der Kammer hin- und herbewegt, wobei die Doppelringdichtung einen Metall-auf-Metall-Dichteingriff mit dem ersten Metallsitz am einen äußeren Ende der Hin- und Herbewegung und mit dem anderen Metallsitz am anderen äußeren Ende dieser Bewegung der Hin- und Herbewegungseinrichtung schafft.

Vorzugsweise ist bei der vorstehenden Dichtungsanordnung die Doppelringdichtung an der Einrichtung zum Hin- und Herbewegen selbst angeordnet.

Vorzugsweise weist die vorstehende Dichtungsanordnung zusätzliche Sekundärdichtmittel auf, die als nachgeschaltete Dichtung für die Doppelringdichtung dienen.

Die Erfindung schafft ferner eine Dichtungsanordnung für Ventilteile von Hochdruckventilen mit einem Ventilkörper, der strömungsaufwärts und strömungsabwärts liegende Leitungen aufweist; mit einem Deckel, der auf dem Ventilkörper angebracht ist; mit einem oberen und einem unteren Schaft, die beide innerhalb des Ventilkörpers und des Deckels angebracht sind und zwischen denen ein Sperrschieber angeordnet ist; mit einem Sperrschiebersitz, der innerhalb des Ventilkörpers angeordnet ist und den Sperrschieber. . aufnimmt, wobei das Ventil eine Normalstellung für den Sperr-

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schieber aufweist; und mit Metall-auf-Metall-Dichtungen in dieser Normalstellung zwischen dem Deckel und dem oberen Schaft sowie zwischen dem Ventilkörper und dem unteren Schaft.

Dieses Dichtsystem kann nachgeschaltete Dichtungen zwischen dem Deckel und dem oberen Schaft sowie zwischen dem unteren Schaft und dem Ventilkörper aufweisen.

Die Erfindung bezieht sich ausdrücklich auch auf ein Hochdruckventil mit einem Ventilkörper, der Einlaß- und Auslaßleitungen aufweist, zwischen denen eine Kammer angeordnet ist, sowie einen oberen und einen unteren Schaft, die innerhalb des Ventilkörpers angebracht sind und zwischen denen ein Sperrschieber angeordnet ist, der in einem Sperrschiebersitz innerhalb der Kammer aufgenommen ist, wobei das Hochdruckventil eine offene Stellung, in der der Sperrschieber den Durchfluß durch die Leitungen gestattet, sowie eine geschlossene Stellung, in der der Sperrschieber den Durchfluß durch die Leitungen sperrt, sowie eine Einrichtung zum Bewegen des Sperrschiebers zwischen offener und

«das geschlossener Stellung aufweist; und wobei^Hochdruckventil eine erste Dichteinrichtung, die am oberen Schaft zum Dichteingriff mit dem Ventilkörper angeordnet ist, nachdem der Sperrschieber in eine seiner Stellungen-mittels der Bewegungseinrichtung bewegt wurde, sowie eine zweite Dxchteinrichtung, die am unteren Schaft angeordnet ist und auf Betätigung durch den Leitungsdruck hin mit dem Ventilkörper in Dichteingriff tritt, bevor die erste Dichtungseinrichtung ihrerseits in Dichteingriff tritt.

609816/0368 Ansprüche

Claims

- 37 Ansprüche

Ventil, gekennzeichnet durch einen Ventilkörper (lo) mit einem Einlaß (14) und einem Auslaß (12), zwischen denen eine Kammer (18) angeordnet ist, ein Schließteil (4o), das den Durchfluß in Schließstellung verhindert und in geöffneter Stellung gestattet, eine Bewegungseinrichtung (182) zum Bewegen des Schließteils zwischen offener und geschlossener Stellung, ein erstes (132) und ein'zweites (Io4) Abdeckteil zum Vorsehen eines Verschlusses für die Kammer mittels Metall-auf-Metall-Abdichtung, wobei das Schließteil innerhalb der Kammer angeordnet ist und sich durch die beiden gegenüberliegenden Endseiten der Kammer in das erste und das zweite Abdeckteil hinein erstreckt, und

eine Doppelringdichtung (22o) am Schließteil, um einen Metall— auf-Metall-Dichteingriff mit dem ersten Abdeckteil sowohl in offener als auch geschlossener Stellung vorzusehen.
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Doppelringdichtung einen Dichtring aus Metall mit Doppelkante (22o) aufweist, der mit einem Abschnitt (8o) des Schließteils (4o> einstückig ausgebildet ist und der sich in das erste Abdeckteil (132) hineinerstreckt.

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3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring aus Metall mit Doppelkante (22o) einen im wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt aufweist.
4. Ventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring aus Metall mit Doppelkante (22o) am Schließteil (4o, 8o) zwischen zwei Spannungsentlastungsnuten angeordnet ist.
5. Ventil nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Abdeckteil (132) eine Bohrung (154) aufweist, die einen ersten (156) und einen zweiten (186) Metallsitz aufweist, und daß der Dichtring aus Metall mit Doppelkante (22o) mit dem ersten Metallsitz in der Öffnungsstellung des Ventils und mit dem zweiten Metallsitz in der Schließstellung des Ventils in Dichteingriff steht.
6. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Doppelringdichtung (22o) von der Bewegungseinrichtung (182) betätigt wird.
7. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Sekundärdichtungen vorgesehen sind, die eine nachgeschaltete Dichtung für die Doppelringdichtung (22o) zwischen dem Schließteil (8o) und dem ersten Abdeckteil (132) vorsehen.

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8. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Einrichtung :(223) zum Ablassen von Leitungsflüssigkeit aus dem ersten Abdeckteil (132) aufweist.
9. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß am Schließteil ein Einfachdichtungsring angeordnet ist, der einen Metall-auf-Metall-Dichtungseingriff mit dem Ventilkörper (lo) in der geöffneten oder in der geschlossenen Stellung des Ventils aufweist.
10. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Metall-auf-Hetall-dichtende Abschluß des ersten Abdeckteils (132) einen Dichtungsring aus Metall aufweist, der mit dem ersten Abdeckteil an Stellen in Eingriff tritt, deren geometrischer Ort durch Kreise gebildet ist, und der mit dem Ventilkörper (lo) an Stellen in Eingriff tritt, deren geometrischer Ort einen einzigen Kreisring bildet.
11. Ventil nach Anspruch 9 oder Io, dadurch gekennzeichnet, daß der Einfachdichtungsring einen zweiten, mit einem anderen Bereich (82) des Schließteils (4o) einstückig ausgebildeten Metall-Dichtungsring (12o) bildet, wobei sich der andere Bereich des Schließteils in das zweite Abdeckteil (Io4) hineinerstreckt; daß der Ventilkörper (lo) einen zweiten Metallsitz (122) aufweist, der dort angeordnet ist, wo der andere Bereich des Schließteils

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- 4ο -

durch die Kammer tritt; und daß der zweite metallene Dichtungsring mit dem zweiten Metallsitz entweder in der offenen oder in der geschlossenen Stellung in Eingriff tritt.
12. Ventil nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß in ihrer normalen Betriebsstellung die Doppelringdichtung (22o) erst dann mit dem ersten Abdeckteil (132) in Dichteingriff gelangt, nachdem der Einfachdichtungsring (12o) mit dem Ventilkörper (lo) in Dichteingriff getreten ist.
13. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Doppelringdichtung (22o) von der Bewegungseinrichtung (182) und der Einfachdichtungsring (12o) vom Leitungsdruck betätigbar sind.
14. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Sekundärdichtungen als nachgeschaltete Dichtungen für die Doppelringdichtung (22o) und den Einzeldichtungsring (12o), und zwar zwischen dem Schließteil (8o, 82, 4o) und dem ersten Abdeckteil (132) bzw. dem Ver.tilkörper, (lo) .
15. Ventil nach ä.nem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen (223, 118) zum Ablassen von Leitungsflüssigkeit aus dem Raum innerhalb des ersten (132) und des zweiten (Io4) Abdeckteils vorgesehen sind.

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16. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Abdeckteil (Io4) den Einzeldichtungsring (12o) umschließt und Dichtmittel aufweist, durch die ein Metall-auf-Metall-Dichteingriff mit dem Ventilkörper (lo) gebildet ist, wenn sich der Einzeldichtungsring in der anderen der offenen oder geschlossenen Stellung befindet.
17. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Druckablaßventil (118) sowie Metallauf-Metall-Dichtungen mit dem Ventilkörper (lo) aufweist.

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