DE3116267C2 - Abdichtungsvorrichtung für eine drehbar gelagerte Spindel eines Ventils - Google Patents

Abstract

Die Lagervorrichtung (24) eines im Normalfall unverschiebbaren Spindelschieberventils (10) ist mit einem Ring (22) aus schmelzbarem Material versehen. Wird das Ventil einer vorbestimmten Temperatur ausgesetzt, schmilzt der schmelzbare Körper (22) weg und ermöglicht der Spindel (12) eine geringfügige Hubbewegung, wodurch eine Metall-Metall-Dichtung A/B zwischen der Ventilspindel (12) und der Büchse (20) entsteht. Dies stellt eine weitere Vorsorgemaßnahme gegen die Folgen eines Verlustes der Dichtung, die normalerweise durch die Ventilstangenpackung (18) erreicht wird, dar.

Description

Die Erfindung betrifft eine Abdichtungsvorrichtung für eine drehbar gelagerte Spindel sines Ventils mit einer durch eine Spindelschulter und einen zugeordneten Sitz in einem Ventilgehäusedeckel gebildeten Rückdichtung, wobei die Ventilspindel samt ihrem Lager im Normalfalle axial unverschieblich mittels einer Stopfbuchsenbrille in Form einer in den Gihäusedeckel einschraubbaren Buchse in diesem gehalten ist und ein Distanzring aus schmelzbarem Material als Feuersicherung außerhalb des wirksamen Bereichs der Rückdichtung um die Ventilspindel herum angeordnet ist sowie mindestens eine Ablauföffnung für das geschmolzene Material des Distanzringes in der Stopfbuchsenbrille vorgesehen ist.

Benötigt werden solche Abdichtungsvorrichtungen, wenn das Ventil zur Steuerung des Austritts von unterirdischen Fluiden, d. h. als Teil der Verrohrung von Erdölbohrlöchern verwendet wird. Andere typische Anwendungsbereiche sind Erdölraffinerien, petrochemische Anlagen sowie Herstellungs-, Transport-, Lagerungs- und Verarbeitungseinrichtungen von chemischen Produkten.

Eine derartige Abdichtungsvorrichtung ist durch die DE-OS 29 43 327 bekannt. Bei jener Ausführungsform ist der Distanzring aus Sicherheitsgründen außerhalb des wirksamen Bereichs der Rückdichtung angeordnet, wobei er einen Teil des Lagers der Ventilspindel bildet.

Obgleich sich diese Ausführungsform durch ein beträchtliches Maß an Sicherheit auszeichnet, ist doch nicht zu verkennen, daß damit nicht für alle Fälle eine voll befriedigende Lösung gegeben ist. So befindet sich der Distanzring in direkter Berührung mit dem Lager und kann dieses unter Umständen beim Aufschmelzen angreifen bzw. in seiner Wirksamkeit beeinträchtigen. Hinzu kommt, daß beim Auswechseln des Distanzringes und/oder des Lagers der Anpreßdruck auf die eigentliche Dichtungspackung verlorengeht, sobald die Stopfbuchsenbrille losgeschraubt wird.

Hier setzt nun die Erfindung an. Sie möchte eine Abdichtungsvorrichtung von geringerer Störanfälligkeit vorschlagen, welche sich zudem besonders einfach erneuern !äßt

Diese Aufgabe kann dadurch gelöst werden, daß in das obere Ende der Stopfbuchsenbrille ein ringförmiger Halter eingeschraubt ist, zwischen dem und dem Lager

ίο der Ventilspindel ein ringförmiger Abstandhalter angeordnet-ist, der an seiner halterseitigen Stirnseite eine Schulter zur Aufnahme des schmelzbaren Distanzringes aufweist, gegen den sich der Halter mit seiner unteren Stirnseite anlegt, wobei die Ablauföffnung für das geschmolzene Material radial in der Stopfbuchsenbrille verläuft.

Anders als bei der bekannten Ausführungsform ist jetzt der Distanzring nicht mehr ein Bestandteil des Lagers. Vielmehr steht er ausschließlich mit der Stopfbuchsenbrille in Verbindung und wird von dieser gegenüber dem Lager abgeschirmt Die vorgeschlagene Ausbildung des oberen Endes der Stopfbuchsenbrille zur Aufnahme einer lösbaren Halterung für den Distanzring ermöglicht e» im übrigen, den Distanzring zu erneuern, ohne daß der Anpreßdruck auf die eigentliche Dichtungspackung verlorengeht Dazu kann nämlich die Buchse im Gehäusedeckel verbleiben, während lediglich der Halter entfernt werden muß.

Nachstehend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine Teilansicht eines mit der Abdichtungsvorrichtung versehenen Ventils im Längsschnitt und

F i g. 2 eine vergrößerte Teilansicht mit der Abdichtungsvorrichtung von F i g. 1.

In den Fig. 1 und 2 ist jeweils die Mittellinie des Ventils 10 eingezeichnet, die mit der Achse der Ventilspindel 12 zusammenfällt. Links von der Mittellinie ist das Ventil in normaler, geöffneter Stellung und rechts von der Mittellinie in normaler geschlossener Stellung abgebildet.

Es handelt sich um eine im Normalfall axial unverschiebliche Ventilspindel. Die Hauptdichtung um die Ventilspindel 12, die die Kammer 14 von der äußeren Umgebung abdichtet, wird in dem Bereich, in dem die ' Ventilspindel 12 das Ventilgehäuse 16 durchdringt, auf herkömmliche Weise durch die Packung 18 erreicht die innerhalb des Ventilgehäusedeckels 20 um die Ventilspindel 12 angeordnet ist.

Drohen Feuer oder eine große Hitzeentwicklung in

so der Nähe des Ventils 10 die Packung 18 zu zerstören oder schwer zu beschädigen, so tritt die Abdichtungsvorrichtung des Ventils 10 folgendermaßen in Funktion. Der Distanzring 22 aus schmelzbarem Material schmilzt und läuft durch die Ablauföffnungen 26 ab. Durch den Druck innerhalb des Ventils 10 wird sodann die Ventilspindel 12 geringfügig angehoben, bis eine Metall-Metall-Rückdichtung durch ein sich in Umfangsrichtung ergebendes Aneinanderstoßen der koaxialen Ringfläche A (Spindelschulter) an der Ventilspindel 12 mit der koaxialen Ringfläche B (Sitz) am Ventilgehäusedeckel 20 entsteht.

Die Abbildung zeigt eine einfache Bauweise, beispielsweise ein von Hand zu betätigendes Ventil, das keine Vorrichtung zum automatischen öffnen des geschlossenen Ventils oder zum automatischen Schließen des geöffneten Ventils aufweist. Selbstverständlich ist jedoch das angegebene Prinzip in entsprechender Weise auch auf automatische Ventile anwendbar.

Das Ventilgehäuse 16 umfaßt einen Hauptkörper 28 mit einer horizontalen Bohrung 30 mit der Kammer 14, die die Bohrung 30 in vertikaler Richtung kreuzt Die Kammer 14 kreuzt das Äußere des Hauptkörpers 28 an einer Stelle zwischen den Enden des Hauptkörpers. Dort ist die Wand der Kammer 14 mit einer Dichtfläche 32 versehen. Der Hauptkörper 28 weis« ain röhrenförmiges Teil 34 mit einer äußeren Endfläche 36 auf.

Unter der Dichtfläche 32 ist die Wand der Kammer 14 koaxial mit einer axial nach außen gerichteten Rippe 33 versehen, d. h. die Rippe richtet sich in die gleiche Richtung wie die Ejsdfläche 36. An dieser Rippe 38 hängt ein einheitlicher, keilartiger Expander 40 in die Kammer 14 im Hauptkörper 28.

Der Expander 40 umfaßt an seinem oberen Ende eine ringförmige Basis 42. Diese Basis 42 ruht auf der Rippe 38. An zwei diametral entgegengesetzten Stellen ist die Basis 42 mit Schenkeln 44 versehen, die mit der Basis 42 integriert sind und von dieser herunterhängen. Die Schenkel 42 weisen nahe ihren unteren Enden Keilflächen 46 auf.

In dem Bereich, in dem die Ventilbohrung 30 sich mit der Kammer 14 schneidet, ist die Bohrung 30 in Umfangsrichtung erweitert Die jeweils sich ergebende Ausnehmung 47 nimmt einen Dichtungsring 48 auf.

Das Ventil 10 umfaßt ferner den Ventilgehäusedeckel 20, der dem röhrenförmigen Teil 34 des Ventilkörpers derart angepaßt ist, daß er ein ähnliches röhrenförmiges Teil 50 mit einer Endfläche 52 und innen eine ringförmige Dichtfläche 54 aufweist Ferner ist eine Umfangsnut 56 an der Stelle ausgebildet, an der die Endfläche 52 die Kammer 14 in dem Ventilgehäusedeckel 20 schneidet.

Der Ventilgehäusedeckel 20 wird gegen den Ventilkörper abgedichtet und an diesem gesichert, indem ein mit einem entgegengesetzten Rand versehener, außen in Umfangsrichtung geflanschter Dichtring 58 zwischen den beiden Teilen unter Ausbildung einer Umfangsdichtung an den Dichtflächen 32 und 54 angebracht wird, wobei die Dichtringrippe von der Nut 56 aufgenommen wird. Ringförmig angeordnete Bolzen 60 durchdringen den röhrenförmigen Teil 50 des Ventilgehäusedeckels 20 und reichen in den röhrenförmigen Teil 34 des Ventilkörpers.

Der Ventilgehäusedeckel 20 umfaßt einen im Normalfall geschlossenen Ablaßstopfen 62, der in einem Durchlaß 64, der zum oberen Bereich der Kammer 14 führt, installiert ist. Der Ventilgehäusedeckel 20 weist ferner ein im Normalfall geschlossenes Anschlußstück 66 am äußeren Ende des Durchlasses 68, der zur Pakkung 18 führt, auf, so daß zum Füllen und/oder zur normalen Erneuerung der Packung 18 herkömmliche K.unststoffverbindungen unter Druck eingespritzt werden können.

Zentral zu seiner äußeren Endwand 70 weist der Ventilgehäusedeckel 20 eine Bohrung 72 auf. Der Sitz B liegt in Umfangsrichtung im Bereich der Schnittfläche der Bohrung 72 mit der Ventilkammer 14 im oberen Bereich der Ventilkammer 14. Ein Stück oberhalb des Sitzes B ist die Bohrung 72 zweifach erweitert, zum einen zur Bereitstellung der Ausnehmung, von der die Packung 18 aufgenommen wird, und zum anderen zur Bereitstellung der Elemente, die die Packung sowie die Abdichtungsvorrichtung an Ort und Stelle halten und die Ventilspindel 12 drehbar lagern. Der Bereich der zweiten Erweiterung und der darüberliegende Bereich lassen sich als äußere röhrenförmige Erweiterung 74 des Ventilgehäusedeckels 20 auffassen. Die Seitenwand der Erweiterung 74 weist eine radiale, mit einem Innengewinde versehene öffnung 76 und eine Schmierstelle 78 auf.

Im allgemeinen besteht die Packung 18 aus einem Stapel von mehreren scheibenartigen Elementen, die teils Halter für die entgegengesetzten Enden des Stapels, teils Ringe aus einem in gewissem. Umfang elastischen Material und/oder Kunststoffmaterial darstellen und teils so beschaffen sind, daß sie sich zur Aufnahme von unter Druck durch das Anschlußstück 66 eingespeistern Dichtungsmittel eignen. Eine Stopfuuchsenbrille 80 ist im Anschluß an die Packung 18 abgebildet die auf der inneren Schulter 82 der Basis der röhrenförmigen Erweiterung 74 ruht

An der Stelle, an der die Ventilspindel 12 die Packung 18 und die Brille 80 passiert ist sie von gleichbleibendem Radius. Ein Stück oberhalb der Basis der röhrenförmigen Erweiterung 74 weist die Ventilspindel 12 einen Bereich 84 von geringerem Durchmesser auf. Darüber besitzt die Spindel 12 wieder den vorgenannten gleichbleibenden Radius, bis sie die Außenseite des Ventils 10 erreicht An ihrem Ende 90 ist die Ventilspindel 12 mit Keif- und Gewindeteilen 86, 88 versehen. Am Ende 90 ist ein Handbedienungsrad 92 montiert das an der Stelle 86 verkeilt und unter Verwendung einer Mutter 94 gesichert ist. Das Bezugszeichen 96 bezeichnet eine herkömmliche Unterlegscheibe.

Oberhalb der Öffnung 76 und der Schmierstelle 78 ist die Bohrung 72 der Erweiterung 74 mit einem Innengewinde 98 und mit Flächen zur Aufnahme eines Buchsen-Haltedrahts 100 und eines Einlegerings 102 versehen.

Eine röhrenförmige Buchse 104, die im Bereich von 106 mit einem Außengewinde versehen ist, wird in die Bohrung 72 eingeschraubt, bis sie die Stopfbuchsenbrille 80 erreicht. Eine Stellschraube 108 wird durch die Öffnung 76 eingeschraubt bis sie die Stopfbuchsenbrille 80 in einer äußeren Nut 110 erreicht um zu verhindern, daß die Buchse 104 sich lösen kann. Die Buchse 104 ist ebenfalls mit Flächen zur Aufnahme des Buchsen-Haltedrahts 100 und des Einlegerings 102 versehen. Nahe dem äußeren Ende der Buchse 104 ist ein Innengewinde 112 vorgesehen. Im radialen Raum zwischen der Buchse 104 und der Ventilspindel 12 befinden sich eine Reihe von wichtigen Teilen der Spindel-Lagervorrichtung. Von unten aus gesehen handelt es sich um einen auf der Stopfbuchsenbrille 80 liegenden Federring 114, ein unteres Rollenlager 116 für die Ventilspindel 12, eine um die Spindel in der Ausnehmung 84 angeordnete Doppelmanschette 118, die den Übergang zwischen der Spindel und deren Lager bildet, ein oberes Rollenlager

so 120 und einen ringförmigen Abstandhalter 122 mit einer Lagerschale 124 zwischen dem Abstandhalter 122 und der Ventilspindel 12. An seiner dem ringförmigen Halter 128 zugewandten Stirnseite weist der Abstandhalter 122 eine Schulter 126 zur Aufnahme des schmelzbaren Di-Stanzringes 22 auf. Ein mit einem Außengewinde versehener röhrenförmiger Halter 128 wird in das obere Ende der Buchse 104 eingeschraubt, bis dessen Nase in axialer Richtung den schmelzbaren Distanzring 22 erreicht. Dadurch wird im Normalfall das Ventil 10 gegen eine Hubbewegung gesichert, während die Ventilspindel 12 durch Drehung des Handrades 92 frei gedreht werden kann.

Der Halter 128 umgibt die Ventilspindel 12 in der Nähe des Handrades 92 und ist im Innern am oberen Ende so konstruiert, daß er den Abstreifring 130 aufnimmt.

Weiter unten in der Kammer 14 weist die Ventilspindel 12 einen unteren, mit einem Außengewinde versehe-

nen Bereich 132 auf. Der Ventilschieber 134 umfaßt auf- und abwärtsgehende Platten 136 mit keilförmigen Folgeflächen 138 an ihren Kanten. Jede Platte 136 besitzt eine Bohrung 140 in Übereinstimmung mit der Ventilkörperbohrung 30, wenn das Ventil offen ist, und einen oberen, keine Öffnung aufweisenden Bereich 142, der beim Schließen des Ventils 10 gesenkt wird und die Ventilkörperbohrung 30 blockiert.

Um eine Schraubverbindung zwischen den Schieberplatten und der Spindel 12 herzustellen, so daß bei Drehung des Handrads 92 der Schieber gehoben und gesenkt wird, werden die Schieberplatten an ihren oberen Enden um eine mit einem Innengewinde versehene Antriebsmuffe 144 angeordnet, die durch eine Drehplatte mit den Schieberplatten verkeilt ist.

Wird das Ventil 10 einer solchen Wärmeentwicklung ausgesetzt, daß die Packung 18 und der Dichtungsring 48 gefährdet sind, so reicht diese Temperatur auch aus, den Distanzring 22 zu zerstören. Der Distanzring 22 wird dadurch so weich, fließfähig oder bröckelig, daß er durch die Ablauföffnungen 26, die in radialer Richtung in der Buchse vorgesehen sind, wegläuft. Sofern nach Zerstörung von Dichtungen und Packung ein fluides Medium zu entweichen droht, wird aufgrund der Druckentwicklung innerhalb des Ventils die Schiebervorrichtung geringfügig angehoben, bis eine Metall-Metall-Rückdichtung bei A, B entsteht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

30

35

40

45

50

55

60

65

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Abdichtungsvorrichtung für eine drehbar gelagerte Spindel eines Ventils mit einer durch eine Spindelschulter und einen zugeordneten Sitz in einem Ventilgehäusedeckel gebildeten Rückdichtung, wobei die Ventilspindel samt ihrem Lager im Normalfalle axial unverschieblich mittels einer Stopfbuchsenbrille in Form einer in den Gehäusedeckel einschraubbaren Buchse in diesem gehalten ist und ein Distanzring aus schmelzbarem Material als Feuersicherung außerhalb des wirksamen Bereichs der Rückdichtung um die Ventilspindel herum angeordnet ist sowie mindestens eine Ablauföffnung für das geschmolzene Material des Distanzringes in der Stopfbuchsenbrille vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in das obere Ende der Stopfbuchsenbrille ein ringförmiger Halter (128) eingeschraubt ist, zwischen dem und dem Lager (24) der Ventilspindel (12) ein ringförmiger Abstandhalter (122) angeordnet ist, der an seiner halterseitigen Stirnseite eine Schulter (126) zur Aufnahme des schmelzbaren Distanzringes (22) aufweist, gegen den sich der Halter (128) mit seiner unteren Stirnfläche anlegt, wobei die Ablauföffnung (26) für das geschmolzene Material radial in der Stopfbuchsenbrille verläuft