DE3322582A1

DE3322582A1 - Schieber

Info

Publication number: DE3322582A1
Application number: DE19833322582
Authority: DE
Inventors: Paul D. Bunch; Russell E. 77040 Houston Tex. Stevens
Original assignee: Cameron Iron Works Inc 77251 Houston Tex; Cameron Iron Works Inc
Current assignee: Cameron International Corp
Priority date: 1982-06-30
Filing date: 1983-06-23
Publication date: 1984-01-05
Also published as: US4531711A; GB2122727A; NO157796C; NO157796B; FR2529638A1; FR2529638B1; ATA213883A; GB2122727B; JPH0261677B2; CA1199901A; DE3322582C2; MX156249A; GB8312056D0; NO832343L; AT388603B; JPS5923174A

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen verbesserten Schieber mit besserer Dichtung, die auch bei hohen Drucken, hohen Temperaturen und rotierender sowie axialer Hin- und Herbewegung der Spindel des Schiebers dichtet.

Bekannte Spindeldichtungen verwenden umgekehrte, U-fÖrmi~ ge Ringe mit mehreren Dichtungslippen auf der inneren und äußeren Dichtungsoberfläche und mit einer Feder innerhalb der Öffnung des Ringes, welches die Dichtungslippen nach außen und innen in dichtenden Eingriff drückt (US-PS 4 103 909). Der Aufbau dieser Dichtungen ist nicht zufrie- /

denstellend, weil die Dichtungslippen infolge Bewegung -15 verschleißen, unter Druck nicht ihre gewünschte Dichtungsstellung beibehalten und keinen Schutz gegen Herauspressen der Dichtungslippen geben.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen verbesserten Schieber mit einer Dichtungslippen aufweisenden, gegen hohe Drucke und Temperaturen sowie korrosionsfordernden Fluide widerstandsfähgen Dichtung zu schaffen, die ohne herausgepreßt zu werden, vielfachen drehenden und axialen Hin- und Herbewegungen standhält. Hierzu dient ein Schieber, der ein Gehäuse mit einer mit einem Einlaß und Auslaß versehenen Kammer aufweist. Er hat innerhalb der Kammer einen den Auslaß umgebenden Schiebersitz, eine Öffnung in der Kammer, ein in der Kammer angeordnetes Schieberelement mit einer durch die Öffnung ragenden Spin-

3Q del, einen am Gehäuse um die Öffnung befestigten Deckel, der die Spindel umgibt und eine Dichtungsfläche in einem Abstand radial außerhalb der Spindel aufweist, sowie eine Dichtung zwischen der Dichtungsfläche des Deckels und der Spindel. Die Dichtung ist mit einem elastischen, nachgiebigen U-förmigen Dichtungsring versehen, der sowohl auf

seiner äußeren wie auch auf seiner inneren, ringförmigen Oberfläche mit mehreren Dichtungslippen und dazwischenliegenden Dichtungsrinnen ausgestattet ist, außerdem mit in den Dichtungsrinnen angeordneten ersten Stützringen, welehe die Dichtungsrinnen praktisch ausfüllen sowie mit Keilringen als · Stütze für den Dichtungsring, die das Herauspressen des Dichtungsrings verhindern und als Stütze oder als zusätzliche Dichtung dienen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 einen Schnitt durch einen Schieber;

-15 Figur 2 einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel der Dichtung an der Spindel; und

Figur 3 einen Schnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel der Dichtung an der Spindel.

Der Schieber 10 gemäß Figur 1 ist ein Absperrschieber mit einem Gehäuse 12, das eine Kammer 16 mit einem Einlaß 14, einem Auslaß 18 und einer Öffnung 22 aufweist, wobei der Auslaß 18 von einem Schiebersitz 20 umgeben ist. In der Kammer 16 ist ein Schieberelement 24 angeordnet und so bewegbar, daß es eine Strömung durch den Auslaß 18 ermöglicht oder durch Eingriff mit dem Schiebersitz 20 verhindert. Eine Spindel 26 ist in das Schieberelement 24 eingeschraubt, das sich bei einer Drehung der Spindel 26 gegenüber dem Schiebersitz 20 verschiebt. Die Spindel 26 ragt durch die Öffnung 22 in einen Deckel 28, der um die ■ Öffnung 22 herum mit dem Gehäuse 12 verbunden ist. Der Deckel 28 schließt in seinem Inneren eine Dichtungsfläche 30 ein, welche die Spindel 26 in einem radialen Abstand nach außen umgibt und einen ringförmigen Raum 32

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bildet, in don die verbesserte er i. induncjsyemäße Dichtung 34 eingebracht wird, um zwischen Spindel 26 und Dichtungsfläche 30 zu dichten. An der Spindel 26 ist als Betätigungseinrichtung ein Handrad 36 zur Verschiebung des Schieberelements 24 angebracht. In den Deckel 28 ist um die Spindel 26 eine Stopfbüchsmutter 38 geschraubt, welche die Dichtung 34 in ihrer vorgegebenen Stellung im ringförmigen Raum 32 hält.

i^m einzelnen in Figur 2 dargestellte Dichtung 34 weist einen U-förmigen, nachgiebigen, ringförmigen Körper oder Dichtungsring 40 auf, dessen geschlossenes Ende von dem Druck in dem Gehäuse 12 des Schiebers 10 abgewandt ist und dessen beide Schenkel mit der zwischenliegenden

-| 5 ringförmigen Öffnung in Richtung auf den Hochdruck im Gehäuse 12 angeordnet sind. Der Dichtungsring 40 ist auf seiner Innen- und Außenseite mit mehreren Dichtungslippen 42 und zwischenliegenden Dichtungsrinnen 44 versehen. Als Spaltringe dargestellte erste Stützringe 46 sind in den Dichtungsringen 44 angeordnet und füllen diese praktisch aus. Wenn die ersten Stützringe 46 in den Dichtungsrinnen 44 angeordnet sind, ragen die Dichtungslippen 42 ca. 0,25 mm über die Arbeitsfläche der ersten Stützringe 46 hinaus, um sicherzustellen, daß sie in dichtendem Eingriff mit der zu dichtenden Fläche stehen. Ein Vorspannungsring 48 ist an der offenen Seite des U-förmigen Dichtungsrings eingelagert. Der Vorspannungsring 48 ist etwas dicker als die innere radiale Ausdehnung der Öffnung im Dichtungsring 40. Auf diese Weise bewegt der Vor-Spannungsring 48 die Seiten des Dichtungsrings 40 nach außen, so daß die Dichtungslippen 42 mit der Dichtungsfläche 30 im Deckel 28 und der äußeren Oberfläche der Spindel 26 in dichtendem Eingriff stehen.

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Mit den Innen- und Außenbereichen der geschlossenen Seite des Dichtungsrings 40 stehen Keilringe 50 in Eingriff, die das Herausdrücken des Dichtungsrings 40 verhindern. Ein zweiter Stützring 52 ist zwischen der geschlossenen Seite des Dichtungsrings 40 und der Innenseite der Stopfbüchsmutter 38 angeordnet und hält, wie dargestellt, die Keilringe 50. Die Keilringe 50 sind so angeordnet, daß eine steigende axiale Belastung des Dichtungsrings 4 0 zu einer zunehmenden Kraft der Keilringe 50 auf ihren je- -|0 weiligen zylindrischen Oberflächen führt, um sicherzustellen, daß der Dichtungsring 40 nicht herausgrepreßt wird.

Bei einer Anordnung nach Figur 1 hat die Dichtung 34 zwischen Spindel 26 und Dichtungsfläche 30 bei einem Druck

-\ 5 von etwa 1400 at und Temperaturschwankungen von bis zu etwa 150 C sowohl bei einer rotierenden als auch bei einer geradlinigen Hin- und Herbewegung der Spindel 26 dichtgehalten. Bei der getesteten Einheit bestand der Dichtungsring 40 aus Polytetrafluorethylen, das von W.S.

Shamban & Co. unter dem Warenzeichen "Turcite 99" vertrieben wird. Der Vorspannungsring 48 und der zweite Stützring 52 bestanden aus einer Titanlegierung, nämlich TI-6AL-4V. Die ersten Stützringe 46 und die Keilringe 50 bestanden aus einer mit C17200 bezeichneten Beryllium-Kupfer-Legierung.

Wie die oben beschriebene erste Dichtung 34 weist die in Figur 3 dargestellte abgewandelte Dichtung 54 einen U-förmigen Dichtungsring 56 mit mehreren inneren und äußeren Dichtungslippen 58 und dazwischenliegenden Rinnen 60, einen in der offenen Seite des Dichtungsrings 56 angeordneten Vorspannungsring 62, am Innen- bzw. Außenbereich der geschlossenen Seite des Dichtungsrings 56 anliegende Keilringe 66 sowie in den Rinnen 60 angeordnete Stüt./.ringe 64 auf. Die Dichtung L>4 ist außerdem mit ο i nein

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Tragring 68 versehen, der, wie dargestellt, mit der geschlossenen Seite des Dichtungsrings 56 und den Keilringen 66 in Eingriff steht. Außerdem hat die Dichtung 54 eine ringförmige erste Stützdichtung 70 mit inneren und äußeren geneigten Flächen 72, die mit Berührungsflächen 74 einer zweiten Stützdichtung 76 in Eingriff stehen, und einen Ring 78 zur Verhinderung des Herauspressens, dessen innere und äußere konische Flächen 80 mit den Berührungsflächen 82 der zweiten Stützdichtung 76 in Eingriff stehen. Bis auf die Tatsache, daß die abgewandelte Dichtung 54 Teile für eine zweite Dichtung und Einrichtungen gegen Herauspressen einschließt, entspricht sie im wesentlichen der Dichtung 34.

Die Materialien der Einzelteile der abgewandelten Dichtung 54 sind vorzugsweise die gleichen wie bei der Dichtung 34. Der Tragring 68 und der Ring 78 zur Sicherung gegen Herauspressen bestehen vorzugsweise aus einer als C17200 bezeichneten Beryllium-Kupfer-Legierung. Die ringförmige erste Stützdichtung 70 besteht vorzugsweise aus Polytetrafluorethylen und die zweite Stützdichtung 76 vorzugsweise aus einem Material, das dem von W. S. Shamban & Co. unter dem Warenzeichen "Turcite 1022" vertriebenen Material ähnlich ist, aus dem der U-förmige Dichtungsring 56 hergestellt ist.

Da die abgewandelte Dichtung 54 praktisch mit der Dichtung 34 übereinstimmt, hat sie unter hohem Druck, bei schwankenden Temperaturen sowie bei einer drehenden und axialen Hin- und Herbewegung der Spindel 26 die gleichen Lebensdauer.

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Claims

Ansprüche

Schieber, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (12), das eine mit einem Einlaß (14) und einem Auslaß (18) versehene Kammer.(16) sowie einen den Auslaß (18) der Kammer (16) umgebenden Schiebersitz (20) aufweist, durch ein in der Kammer (16) angeordnetes Schieberelement (24), ein als Betätigungsorgan dienendes Handrad (36) durch eine das Handrad (36) und das Schieberelement (24) verbindende Spindel (26) zur Bewegung des Schieberelements (24) zwischen Stellungen, die eine Strömung durch den Auslaß (18) ermöglichen bzw. absperren, und durch eine Dichtung (34) zwischen Spindel (26) und Gehäuse (12), die einen nachgiebigen Dichtungsring (40) mit mehreren innen angeordneten Dichtungslippen (42) zur Dichtung gegenüber der Spindel (26) und mehreren außen angeordneten Dichtungslippen (42) zur Dichtung gegenüber dem Gehäuse (12) und

mehreren Dichtungsrinnen (44) zwischen den innen und außen angeordneten Dichtungslippen (42) aufweist und mit einem ersten Stützring (46) versehen ist, der in jeder der Dichtungsrinnen (44) angeordnet ist, wobei die Dichtungslippen (42) etwas über die benachbarten ersten Stützringe (46) hinausragen, um mit der zu dichtenden Oberfläche in dichtendem Eingriff zu stehen.
2. Schieber nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vorspannungseinrichtung (48) zur Ausdehnung des Dichtungsringes (40) nach innen und außen auf die zu dichtenden Flächen.
3. Schieber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (40) U-förmig ist.
4. Schieber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vorspannungsring (48) in das offene Ende des U-förmigen Dichtungsrings (40) eingebracht ist, der eine Dicke aufweist, die größer als die radiale Aus-, dehnung der Öffnung im Dichtungsring (40) ist, um die Dichtungslippen (42) in dichtenden Eingriff zu drücken.
5. Schieber nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine mit der Niederdruckseite des Dichtungsrings (40) in Eingriff stehende Vorrichtung zur Verhinderung des Herauspressens.
6. Schieber nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung gegen Herauspressen mit den konischen Kanten der geschlossenen Seite des Dichtungsrings (40) in Eingriff stehende Keilringe (50) sowie einen

zweiten Stützring (52) aufweist, der mit der geschlossenen Seite des Dichtungsrings (40) und den Niederdruckflächen der Keilringe (50) in Eingriff steht.
7. Schieber nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen stützenden Dichtungsring (70, 76) oberhalb der Keilringe (66) und durch eine Einrichtung gegen Herauspressen (78), die mit dem stützenden Dichtungsring (70, 76) in Eingriff steht, um dessen Herauspressen an den abzudichtenden Oberflächen zu verhindern.
8. Schieber nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Stützringe (46) aus einem Lagermaterial bestehen.
9. Schieber nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagermaterial eine Beryllium-Kupfer-Legierung ist.
10. Schieber nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (40) aus einem Polytetraflüorethy- len-Material hergestellt ist.
11. Dichtung für die Spindel (26) eines Schiebers (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch einen elastischen Dichtungsring (40) mit mehreren Dichtungslippen (42) auf seinen Außen- und Innenflächen sowie mit zwischen den Dichtungslippen (42) angeordneten Dichtungsrinnen (44) und durch einen ersten Stützring (46), der jeweils in einer Dichtungsrinne (44) angeordnet ist und diese praktisch ausfüllt, um die Dichtungslippen (42) zu stützen und vor starker Deformierung und Abnutzung zu schützen.

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12. Dichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (48) zum Ausdehnen des Dichtungsrings (40) nach innen und außen auf die Dichtungsflächen.
13. Dichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (40) einen U-förmigen Querschnitt aufweist.
14. Dichtung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch einen Vorspannungsring (48) im offenen Ende des Dichtungsrings (40), dessen Dicke größer als die radiale Ausdehnung der Öffnung im Dichtungsring (40) ist und der die Dichtungslippen in dichtenden Eingriff drückt.
15. Dichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, gekennzeichnet durch eine mit der Niederdruckseite des Dichtungsrings (40) in Eingriff stehende Vorrichtung (50) zum Schutz gegen Herauspressen.
16. Dichtung nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch innere und äußere Keilringe (50), die mit den konischen Ecken der geschlossenen Seite des Dichtungsrings in Eingriff stehen, sowie durch einen mit der geschlossenen Seite des Dichtungsrings (40) und den Niederdruckseiten der Keilringe (50) in Eingriff stehenden zweiten Stützring (52).
17. Dichtung nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch einen Stützring (70, 76) oberhalb der Keilringe (66) sowie durch eine Vorrichtung (78) gegen Herauspressen, die mit der zweiten Stützdichtung (76) in Eingriff steht, um deren Herausdrücken gegen die Dichtungsflächen zu verhindern.

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18. Dichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Stützringe (46) aus Lagermaterial hergestellt sind.
19. Dichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagermaterial eine Beryllium-Kupfer-Legierung ist. ■
20. Dichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (40) aus einem Polytetrafluorethylen-Material besteht.