DE2736708C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Absperrorgan mit einem Zwei­ platten-Schieber, nach dem Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1.

Ein solches Absperrorgan ist aus dem DE-GM 17 59 658 be­ kannt. Bei diesem bekannten Absperrorgan sind die beiden Absperrplatten des Zweiplatten-Schiebers durch ein Ab­ standsstück voneinander beabstandet gehalten. Durch die Bewegungsfreiheit der getrennten Absperrplatten können größere Herstellungstoleranzen bei Absperrplatten und Dichtsitzen ausgeglichen werden. Auch bei Verformung der Dichtsitze infolge unterschiedlicher Erwärmung und Kühlung sowie Systembeanspruchungen bleibt eine vollkommene Abdich­ tung gewährleistet. Das Abstandsstück zwischen den beiden Absperrplatten ist als elastisches Zwischenglied ausgebil­ det. Bei einem ähnlichen Absperrorgan mit zwei Absperr­ platten werden diese durch eine zwischengeordnete Druck­ feder auseinander und gegen den jeweils zugeordneten, ringförmigen Dichtsitz gepreßt. Ein solches elastisches Zwischenglied gestattet aber keine präzise Führung der Absperrplatten relativ zu den zugeordneten Dichtsitzen und gewährleistet keine gleichmäßige Druckverteilung über die gesamte Ausdehnung der Dichtflächen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Absperror­ gan der eingangs angegebenen Art dahingehend weiterzubil­ den, daß eine präzise Führung der Absperrplatten und eine gleichmäßige Druckverteilung über die gesamte Ausdehnung der Dichtflächen erreicht werden.

Diese Aufgabe wird bei dem gattungsgemäßen Absperrorgan erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Absperrorgan gewährleistet die Verwendung eines starren Abstandsstücks einerseits eine wohldefinierte Relativanordnung der beiden Absperrplatten zueinander mit gleichzeitiger wohldefinierter und begrenz­ ter Relativbeweglichkeit zwischen diesen Platten; anderer­ seits wird durch die Verwendung eines starren Abstands­ stückes eine besonders gleichmäßige Druckverteilung über die gesamte Ausdehnung der Dichtflächen erreicht. Wenn die Dichtsitze oder Sitzoberflächen durch Riefen oder der­ gleichen beschädigt sind, kann eine maschinelle Überarbei­ tung erfolgen. Das abgetragene Material wird durch Ver­ größerung der Breite des Abstandsstückes kompensiert, so daß auf diese Weise die gewünschte Relativstellung zwi­ schen den Sitzoberflächen in der voll geschlossenen Schie­ berstellung sehr einfach wiederhergestellt werden kann. Das vorzugsweise ringförmig ausgebildete Abstandsstück hat einen wesentlich kleineren Durchmesser als die Sitz­ oberflächen, um die Durchbiegefähigkeit der Absperrplat­ ten nicht zu beeinträchtigen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Mehrere Ausführungsformen der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen Axialschnitt durch ein Absperrorgan mit in der Schließstellung befindlichem Schieber,

Fig. 2 einen Schnitt gemäß Linie 2-2 in Fig. 1 zur Veran­ schaulichung der Verriegelung des Abstandsstücks zwischen den Absperrplatten,

Fig. 3 eine Teilansicht zur Veranschaulichung des Sitzringes des Schiebergehäuses in seiner Anlage an den Sitzflächen des Schiebers,

Fig. 4 einen Schnitt gemäß Linie 4-4 in Fig. 1 zur Veranschau­ lichung der Zungen-Nuten-Führung zwischen dem Schieber und dem Schiebergehäuse,

Fig. 5 in vergrößerter Darstellung einen Schnitt gemäß Linie 5-5 in Fig. 1 zur Veranschaulichung der Verbindung der Betätigungsspindel mit dem Schieber,

Fig. 6 eine vergrößerte perspektivische Darstellung der Ver­ bindung des Kopfendes der Betätigungsspindel mit einer Absperrplatte,

Fig. 7 eine vergrößerte perspektivische Darstellung des Kopf­ endes der Betätigungsspindel,

Fig. 8 eine vergrößerte perspektivische Darstellung einer Ab­ sperrplatte zur Veranschaulichung des Aufnahmeschlitzes für das Kopfende der Betätigungsspindel und der segment­ förmigen Lagernabe,

Fig. 9 einen Teilschnitt durch die mittels des Abstandsstücks im Abstand voneinander gehaltenen Absperrplatten, wobei das Abstandsstück durch die Umfangsfläche von Lagerver­ tiefungen in den Absperrplatten gehalten ist und

Fig. 10 einen Schnitt gemäß Linie 10-10 in Fig. 9.

In Fig. 1 ist ein Absperrorgan 10 veranschaulicht, das als Hochdruck-Schieber beispielsweise in mit fossilen oder nuklearen Brennstoffen arbeitenden Kraftwerken eingesetzt wer­ den kann. Ein solches Absperrorgan kann in Nenngrößen zwischen bei­ spielsweise 38 mm und über 1000 mm und ANSI-Druckstufen von 600, 900, 1500, 2500 und 4500 hergestellt werden.

Das Absperrorgan weist ein Schiebergehäuse 12, eine Abdeckung 14, ein Joch 20 und ein Handrad 22 auf. Wie weiter unten noch im einzelnen erläutert wird, führt die Drehung des Handrades 22 zu einer Hebe- und Senkbewegung einer inneren Betätigungsspin­ del 24 und eines Schiebers 26, welcher einen Strömungskanal 36, 38 öffnet und schließt, der sich zwischen einem linken Anschluß 30 und einem rechten Anschluß 32 entlang einer Achse 28 durch das Schiebergehäuse 12 erstreckt. Die Richtung der Strömung hängt vom jeweiligen Einbaufall ab, wobei die vorliegende Schieber­ konstruktion eine wahlweise Durchströmung in der einen oder in der anderen Richtung erleichtert.

Das Schiebergehäuse 12 ist eine im wesentlichen T-förmige Guß­ konstruktion aus Kohlenstoffstahl und weist Anschlußabschnitte 33 und 34 sowie einen Steuerabschnitt 35 auf, die an einer Absperr­ kammer zusammenlaufen, in der der Schieber 26 angeordnet ist. Der Abschnitt 33 weist den Anschluß 30 und den Strömungs­ kanal 36 auf. Der Abschnitt 34 weist den Anschluß 32 und den Strömungskanal 38 auf. Die Strömungskanäle 36 und 38 liegen koaxial entlang der Strömungsachse 28. Das Ende des Steuerab­ schnittes 35 ist als nach oben offener Zylinderabschnitt 40 ausgebildet, dessen Betriebsachse 42 die Strömungsachse 28 senkrecht schneidet.

Die inneren Enden der Abschnitte 33 und 34 sind mit Sitzver­ tiefungen 50 und 52 versehen, in denen zylindrische Sitzrin­ ge 54 angeordnet sind. Die Sitzringe 54 sind mit gehärteten ringförmigen Dichtsitzen 56 (vgl. Fig. 4) versehen. Die Dicht­ sitze 56 liegen in Ebenen, die etwa 5° bezüglich der Betriebs­ achse 42 geneigt sind. Die Ebenen der Dichtsitze 56 sind zu den Achsen 42 und 28 symmetrisch angeordnet. Die Sitzringe 54 sind durch umlaufende Schweißungen 58 an der Innenoberfläche des Schiebergehäuses 12 befestigt.

Die Abdeckung 14 ist mittels eines geschlitzten Halteringes 60 am oberen Ende des Abschnittes 40 am äußeren Ende des Abschnit­ tes 35 gehalten. Der Haltering 60 liegt in einer umlaufenden Nut 65 des Abschnitts 40 und wird von der Unterseite her durch einen Flansch eines Deckels 64 beaufschlagt, der über an einem Stützring 63 gelagerte Schrauben 62 von unten her an den Halte­ ring 60 angedrückt wird. Der Deckel 64 ist mit einer mittleren Öffnung versehen und nimmt einen Schaft 70 der Betätigungsspin­ del 24 auf. Das Handrad 22 ist am äußeren Ende der Betätigungs­ spindel 24 befestigt, an deren unterem Ende der Schieber 26 vorgesehen ist. Eine Stopfbüchse 76 dichtet den Umfang des Schaftes 70 ab.

Das Joch 20 ist an der Oberseite des Abschnittes 35 mittels eines geschlitzten, formschlüssig arbeitenden Klemmringes 78 befestigt. Ein Paar von Wälzlagern 80 und 82 ist mit den äuße­ ren Ringen in Lagervertiefungen im oberen Ende des Joches 20 eingesetzt, während die inneren Ringe an den einander gegen­ überliegenden Enden einer drehbaren Lagerhülse 84 anliegen, die mit einem Innengewinde in den Gewindeabschnitt 86 der Be­ tätigungsspindel 24 eingreift. Die Lagerhülse 84 ist am Hand­ rad 22 festgekeilt, so daß bei einer Drehung des Handrades 22 die Lagerhülse 84 dreht und den Schaft 70 der Betätigungsspin­ del 24 in der Stopfbüchse 76 anhebt oder absenkt, wodurch der Schieber 26 zwischen der veranschaulichten abgesenkten Schließstellung und einer angehobenen Offenstellung angehoben oder abgesenkt wird, wobei die Bewegung in der insbesondere aus Fig. 4 ersichtlichen Weise durch Führungszungen an den Seiten der Absperrplatten und Führungsnuten zwischen Führungs­ vorsprüngen an den Seiten des Schiebergehäuses geführt wird. In der Offenstellung liegt der Schieber 26 in einer im wesentlichen halbkugelförmigen Vertiefung 90 in der unteren Oberfläche des Deckels 64, um so die vertikale Bauhöhe des Schiebers zu vermindern.

Der Schieber 26 weist zwei gleich ausgebildete Ab­ sperrplatten 100 und 102 auf. In dem montiertn Schieber wei­ sen die Absperrplatten 100 und 102 einander gegenüberliegende Dichtflächen auf, wie dies weiter unten noch näher erläutert wird, mit denen sie an den Dichtsitzen 56 der Sitzringe 54 an­ liegen, um eine Leckströmung entlang der aneinander anliegen­ den Dichtflächen zu vermeiden. Jede Absperrplatte weist eine vorspringende gehärtete bzw. gepanzerte Dichtfläche 104 auf, welche in einer Ebene spanend zugerichtet ist, die gegen­ über der ebenen Rückfläche der jeweiligen Absperrplatte in einem Winkel geneigt ist, welcher der Neigung des Dichtsitzes 56 entspricht, also im Beispielsfalle 5° beträgt. Der Außendurch­ messer der Dichtfläche 104 ist geringfügig größer als derjenige der Dichtsitze 56. Bei der Erstmontage wird die Gesamtdicke des keilförmigen Schiebers so bemessen, daß in der voll ge­ schlossenen Stellung die Achse 106 des keilförmigen Schiebers oberhalb der Strömungsachse 28 liegt. Bei zunehmendem Verschleiß der Dichtflächen sinkt die Achse 106 zunehmend ab und wird eine vollständige Abdichtung aufrechterhalten, bis der Außendurchmesser der Dichtfläche 104 unannehmbar weit unter­ halb des Außendurchmessers des Dichtsitzes 56 im oberen mittleren Bereich dieser Dichtflächen abgesenkt ist.

Wie insbesondere aus Fig. 8 ersichtlich ist, ist die Rückfläche 110 der Absperrplatte 102 im wesentlichen eben ausgebildet, wo­ bei diese ebene Ausbildung lediglich durch drei segmentförmige Haltevorsprünge 112 unterbrochen ist, welche eine Lagesicherung für einen Abstandsring bilden und gleich­ mäßig um die Achse 106 verteilt angeordnet sind. Diese Anord­ nung ergibt eine ununterbrochene Bezugsoberfläche zur Erleichte­ rung der spanenden Bearbeitung der Dichtfläche 104 und für andere, von der Maßhaltigkeit her kritische Bearbeitungen an der Absperr­ platte. In der montierten Lage greifen die Haltevorsprünge 112 zwischen entsprechende Haltevorsprünge an der benachbarten Absperrplatte ein und bilden so die aus Fig. 2 ersichtliche, segmentförmige Ringnabe mit einer vorspringenden äußeren zy­ lindrischen Umfangsfläche. Die Seiten der einzelnen Haltevor­ sprünge sind so ausgebildet, daß ein Umfangsabstand zum benach­ barten Haltevorsprung vorhanden ist, so daß begrenzte Relativ­ bewegungen der Absperrplatten gegeneinander ohne Behinderung durch den gegenseitigen Eingriff der Haltevorsprünge möglich sind. Die segmentförmige Ringnabe sichert die Lage eines kreisring­ förmigen Abstandsstücks 120. Das Abstandsstück 120 hat eine vor­ bestimmte Dicke, die zusammen mit der Dicke der einzelnen Ab­ sperrplatten die Gesamtbreite oder Dicke des Schiebers 26 ergibt und so bemessen werden kann, daß eine saubere Anlage der Absperrplatten des Schiebers gegen die Dichtsitze ge­ währleistet ist. Das ringförmige Abstandsstück 120 ist im Durchmesser wesent­ lich kleiner als die Dichtflächen, so daß diese unter Druck und unter der Belastung von der Betätigungsspindel her gut selbst­ einstellend gehalten sind.

Sofern übermäßiger Verschleiß an den Dichtflächen auftritt oder ein Teil von Dichtflächen durch Kratzer, Riefen od. dgl. während des Betriebes beschädigt wird, so muß der Schieber ent­ fernt werden und müssen die Dichtflächen neu bearbeitet werden. Da dies in der Regel eine Abnahme von Metall der Dichtflächen oder der Panzerung erfordert, würde ein unveränderter, an­ schließend wieder eingesetzter Schieber zum Erreichen der Schließstellung übermäßig weit nach unten geschoben werden müssen. Da somit infolge der Materialabtragung der ursprüngliche Schieber zu schmal geworden ist, müßte ein neuer Schieber eingesetzt werden. Durch die Verwendung eines Abstands­ stücks 120 ist es jedoch möglich, lediglich diesen zu ersetzen. Es muß dann lediglich ein etwas dickeres Abstandsstück eingesetzt werden, das die Materialabtragung bei der vorangegangenen Be­ arbeitung kompensiert, um wieder unveränderte Anlagebedingungen für den Schieber an den Dichtflächen zu gewährleisten.

In einer aus den Fig. 9 und 10 ersichtlichen abgewandelten Ausführungsform der Lagesicherung des Abstandsstücks 120 sind die ebenen Rückflächen 110′ der Absperrplatten 100 und 102 mit Lagervertiefungen 111′ ausgebildet, die koaxial zur Achse 106 in den einander gegenüberliegenden Rückflächen der Absperr­ platten 100, 102 angeordnet sind. Das Abstandsstück 120 hat eine vorbestimmte Dicke, die in Kombination mit der Dicke der einzelnen Absperrplatten, von den kreisförmigen Rückflächen 110′ aus ge­ messen, eine Gesamtdicke oder Breite des Schiebers gewähr­ leistet, welche eine saubere Dichtanlage der Absperrplatten gegen die gehäuseseitigen Dichtflächen ergibt. Die einen Haltevorsprung 112′ bildende zylindrische Seitenwand der Lagervertiefungen bildet eine nach innen gerichtete Umfangsfläche, welche das Abstandsstück 20 an seinem Umfang umgibt und dessen Außenumfangsfläche so hält. Der Durch­ messer dieser Seitenwand ist geringfügig größer als der Außen­ durchmesser des ringförmigen Abstandsstücks 120, so daß dieses mit einem ge­ ringen radialen Spiel in den Lagervertiefungen angeordnet ist. Die addierte Tiefe beider Lagervertiefungen ist geringer als die Dicke des Abstandsstücks, so daß begrenzte Relativbewegun­ gen ohne Behinderung aufgenommen werden können. Das Abstandsstück 120 ist im Durchmesser erheblich kleiner als die Dichtflächen, um eine ungehinderte Anpassung der Dichtflächen unter Druck und unter der Einwirkung der Betätigungsspindel zu ermöglichen.

Das untere Ende des Schaftes 70 ist mit einem T-förmigen Kopf versehen, der einen Betätigungskragen 130, einen zylindrischen Hals 132 und einen T-förmigen Keil 134 aufweist. Wie sich ins­ besondere aus den Fig. 5, 6 und 7 ergibt, weist der Kragen 130 eine im wesentlichen kegelstumpfförmige Oberfläche mit einer unteren ringförmigen Lagerfläche 136 auf. Der T-förmige Keil 134 weist Außenflächen 137 auf, welche im Durchmesser dem Außen­ durchmesser des Kragens 130 im wesentlichen entsprechen, sowie geneigte Seitenflächen 138, die zur Achse 42 symmetrisch ange­ ordnet sind und so eine nach unten zulaufende Keilform ergeben.

Wie sich aus den Fig. 6 und 8 ergibt, weisen die einzelnen Absperrplatten 102 eine obere Lagerfläche 140 auf, an welcher die Lagerfläche 136 angreift, eine halbkreisförmige axiale Nut 144, welche mit Spiel den zylindrischen Hals 132 umgibt, und einen keilförmigen Querschlitz 146, der sich quer zu den Achsen 106 und 42 erstreckt. Der Schlitz 146 liegt innerhalb des Umrisses der Dichtflächen der Schieberzunge, so daß sich ein niedriges Bauprofil ergibt. Paare von angehobenen geneig­ ten Stegplatten 148 sind an den Seiten des Schlitzes 146 vor­ gesehen und weisen ein geringes Betriebsspiel gegenüber den geneigten Oberflächen 138 des Keils 134 auf (vgl. Fig. 5). In der teilweise aus Fig. 6 ersichtlichen montierten Stellung greift das Kopfende des Schaftes 70 in den Schlitz 146 ein, während die andere Hälfte der Schieberzunge, also die andere Absperrplatte, in der Darstellung gemäß Fig. 6 von vorne her das Kopfende übergreift, so daß der Keil 134 in dem Schlitz 146 gefangen ist. Die Ausbildung als Querschlitz dient einer posi­ tiv sicheren Lagerung des Kopfendes des Schaftes 70 und ermög­ licht dessen Eintritt in den Strömungskanal, wenn der Schaft bricht.

Infolge der Keilform des Schiebers 26 wird die durch die Betätigungsspindel 24 auf die Dichtflächen aufgebrachte Kraft erheblich verstärkt, was eine starke Dichtkraft an den Dicht­ flächen ergibt. Die unabhängige Durchbiegung oder Biegung der Dichtflächen, welche durch die Zweiplattenausführung des Schie­ bers ermöglicht ist, gestattet Durchbiegungen an jeder ein­ zelnen Dichtfläche zur Anpassung an die Gegenfläche unter dem Druck des Fluids ohne jede Reaktionswirkung der anderen Absperr­ platte. Weiterhin ermöglicht diese Anpassungsfähigkeit auch eine Vergleichmäßigung der Sitzkräfte an den einzelnen Dichtflächen. Wenn der Schieber in die Offenstellung überführt werden soll, so greift die obere Oberfläche des T-förmigen Kopfes 134 an den Unterflächen des Schlitzes 146 an, wobei infolge der un­ abhängigen Lagerung und Ausbildung der Absperrplatten die hier­ durch erzeugte Durchbiegung die Sitzkräfte ausreichend ver­ mindert, um ein Freikommen der Absperrplatten an den Dicht­ flächen zu gewährleisten.

Der Schieber wird so lange durch Drehung des Handrades 22 nach oben gezogen, wobei die Betätigungsspindel 24 mit nach oben geht, bis der konische Kragen 130 des Schaftes 70 an einem Gegen­ sitz 150 des Deckels 64 zur Anlage gelangt, wobei die aus Fig. 4 ersichtliche Zungen-Nuten-Führung und die vorspringenden Umfangs­ oberflächen eine axiale Trennung der Absperrplatten vermeiden und den Abstandsring axial in seiner Lage halten. In der oberen Endstellung ist die Strömung durch die Strömungskanäle 36 und 38 im wesentlichen frei von Behinderungen.

Zu bemerken ist, daß nur während der abschließenden Phase der Schließbewegung und der Anfangsphase der Öffnungsbewegung des Schiebers Gleitbewegungen an den Dichtflächen unter Druck auftreten, so daß sich ein verminderter Verschleiß pro Betäti­ gungszyklus des Schiebers ergibt.

Wie die vorstehende Beschreibung zeigt, ist die Erfindung nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern sind vielfache Abwandlungen und Abänderungen möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Claims (4)

1. Absperrorgan mit einem Zweiplatten-Schieber, des­ sen zwei Absperrplatten je eine mit einem Dichtsitz in ei­ ner Kammer des Schiebergehäuses zusammenwirkende Dicht­ fläche aufweisen und durch Einfügung eines Abstandsstücks in einem variablen Abstand voneinander gehalten werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstandsstück (120) ein starres Teil ist, welches zur Einstellung des Abstandes zwischen den Absperrplatten (100, 102) auswechselbar durch Haltevorsprünge (112, 112′) an den Absperrplatten (100, 102) gehalten ist.

2. Absperrorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das Abstandsstück (120) eine kreisrunde Umfangs­ wand aufweist, welche an den Haltevorsprüngen (112, 112′) gehalten ist.

3. Absperrorgan nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die kreisrunde Umfangswand die Außenumfangswand des Abstandsstückes (120) ist.

4. Absperrorgan nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß das Abstandsstück (120) eine zentrale Öffnung aufweist, in der die Haltevorsprünge (112, 112′) aufge­ nommen werden.