DE3545266A1 - Parallelschieber als absperr- und regelarmatur fuer gasfoermige und fluessige stoffstroeme - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf einen Parallelschieber als Absperr- und Regelarmatur für gasförmige und flüssige Stoffströme, insbesondere mit abrasiven Feststoffbeimischungen, - mit einem Gehäuse, einer Schieberplatte mit Spindel, sowie Dichtungsringen, wobei das Gehäuse zwei Gehäusehälften mit Rohranschlußelementen sowie ein Spin­ delführungsgehäuse mit Spindeldichtung aufweist, durch welche die Spindel geführt ist, wobei die Schieberplatte zwischen den Dichtungs­ ringen angeordnet ist und die Dichtungsringe in die Gehäusehälften eingesetzt sind. - Parallelschieber meint eine Ausführungsform, bei der die Schieberplatte parallele Dichtflächen aufweist. Der Dichtungs­ druck wird hier bei geschlossener Armatur durch den Betriebsdruck erzeugt.

Bei der aus der Praxis bekannten Ausführungsform besteht die Schie­ berplatte aus einem metallischen Werkstoff. Als Dichtungsringe sind Weichdichtungen, z. B. aus Perpunan, Viton oder PTFE, eingesetzt. Der Parallelschieber wird in der Praxis vornehmlich als Absperrarmatur eingesetzt. Als Regelarmatur wird diese Ausführungsform seltener ver­ wendet. Dafür sind hauptsächlich zwei Gründe maßgebend. Zum einen besitzt die Armatur eine ungünstige Drosselcharakteristik, denn bereits bei einer geringen axialen Verschiebung der Spindel wird ein großer Durchgangsquerschnitt freigegeben. Zum anderen ist der gattungsgemäße Parallelschieber auch deswegen als Regelarmatur unzweckmäßig, da die Dichtungsringe insbesondere bei feststoffhaltigen Medien erheblichem Verschleiß ausgesetzt sind. Anhaftende Feststoffe führen bei Betätigung der Schieberplatte schnell zu einer mechanischen Zerstörung der Weich­ dichtungen. Hinzu kommt eine starke Scherbeanspruchung der Dichtungen durch die Platte selbst. Dies kann bei unzureichender chemischer Be­ ständigkeit und insbesondere hohen Temperaturen durch eine Quellung der Dichtungen verstärkt werden. Probleme treten aber auch auf, wenn die Parallelschieber als Absperrarmaturen eingesetzt werden. Auch hier sind es insbesondere Probleme durch Verkrustungen. Insbesondere dann, wenn die Absperrarmaturen selten betätigt werden, können die auf die Dichtungen einwirkenden Haftkräfte so groß sein, daß die Weichdichtun­ gen aus ihren Führungen herausgerissen und mechanisch zerstört wer­ den.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Arma­ tur so auszubilden, daß sie gleichermaßen als Absperr- wie auch als Regelarmatur geeignet ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß die Dichtungs­ ringe und die Schieberplatte Gleitflächen aus gesintertem keramischen Werkstoff aufweisen und zwischen den Dichtungsringen und den Ge­ häusehälften Weichdichtungen angeordnet sind. - Die Erfindung macht sich zunutze, daß keramische Materialien eine sehr große Härte auf­ weisen. Durch die keramische Werkstoffpaarung können Feststoffan­ teile nicht abrasiv auf die Dichtfläche einwirken und wird die Dicht­ fläche bei der Auf- und Niederbewegung der Schieberplatte von durch­ strömendem Medium stets wieder freigewaschen. Es versteht sich, daß die Gleitflächen der Schieberplatte und der Dichtungsringe be­ arbeitet sind. Bewährt haben sich polierte Oberflächen und Gleit­ flächen mit einer Rauhtiefe von weniger als 0,4 µm. Im Rahmen der Erfindung liegt es, die Dichtungsringe als Metallscheiben mit aufge­ setzten oder eingelegten keramischen Gleitelementen auszubilden. In der bevorzugten Ausführungsform sind die Dichtungsringe aber als einteilige keramische Preßkörper ausgebildet. Geeignet sind scheiben­ förmige Dichtungsringe aus Oxidkeramik, z. B. Aluminiumoxid, die isostatisch gepreßt, gesintert und anschließend geschliffen und poliert worden sind. Die geringe Oberflächenrauhigkeit der Gleitflächen, die guten Trockenlaufeigenschaften der Oxidkeramik und der sehr geringe thermische Ausdehnungskoeffizient lassen die an der Schieberplatte an­ liegenden Dichtungsringe als Dichtflächen wirken, die auch bei einer Auf- und Niederbewegung der Schieberplatte, senkrecht zur Achse des Scheibenpaketes, ihre Dichtungsfunktion beibehält. Zur Verbesserung der Thermoschockempfindlichkeit von Aluminiumoxid können alternativ Keramiknitride oder Keramikcarbide, insbesondere Si ₃ N ₄ oder SiC, als Werkstoff für die Gleitflächen der Schieberplatte und der Dichtungsringe eingesetzt werden. Die zwischen den Dichtungsringen und den Gehäuse­ hälften angeordneten Weichdichtungen sind, da sie keiner Scherbean­ spruchung ausgesetzt sind, keinem Verschleiß unterworfen. Die Weich­ dichtungen geben den Dichtungsringen eine geringe Beweglichkeit und ermöglichen die Einstellung der Vorspannung. Aufgrund der besonderen Anordnung sind weiche und nicht verschleißfeste Materialien einsetzbar. So besteht die Möglichkeit, als Weichdichtungen zwischen den Gehäuse­ hälften und den Dichtungsringen Flachdichtungen aus PTFE einzusetzen, die sich durch eine sehr gute Temperaturbeständigkeit und chemische Beständigkeit auszeichnen.

In der Ausführungsform als Absperrarmatur sind die Dichtungsringe vorzugsweise mit einem der Durchgangsbohrung entsprechenden Innen­ durchmesser ausgebildet. Überraschend zeigt sich, daß der Parallel­ schieber bei erfindungsgemäßer Ausgestaltung nicht nur als Absperr­ armatur mit durchgehender Bohrung genutzt werden kann, sondern daß auch die Möglichkeit besteht, die Dichtungsringe als Drosselele­ mente auszubilden und den Parallelschieber als Regelarmatur für Do­ sieraufgaben einzusetzen. In der Ausführungsform als Regelarmatur ist erfindungsgemäß ein Dichtungsring mit sich in Längsrichtung der Spindelachse erstreckenden Drosselschlitzen ausgebildet. Da die Dich­ tungsringe leicht auswechselbar sind, ist die Drosselcharakteristik des erfindungsgemäßen Schiebers der Regelaufgabe auf einfache Weise anpaßbar. Auch ergibt sich die Möglichkeit zur Standardisierung. Im Rahmen der Erfindung liegt es, eine oder auch beide Dichtungsscheiben mit Drosselschlitzen auszurüsten, wobei die Drosselschlitze nicht nur rechteckförmige, sondern auch eine andere Querschnittsform besitzen können. Aufgrund der verschleißfesten keramischen Werkstoffe sind überaus hohe Standzeiten erreichbar.

lm Vergleich mit der bekannten gattungsgemäßen Ausführungsform er­ geben sich eine Reihe von Vorteilen. So sind die Weichdichtungen ge­ schützt angeordnet und keiner Scherbeanspruchung ausgesetzt. Dies eröffnet die Möglichkeit, nicht verschleißfeste Materialien wie z. B. PTFE, die sich durch außergewöhnliche chemische Beständigkeit und Temperaturbeständigkeit auszeichnen, auch für Stoffströme mit abra­ siven Feststoffbeimischungen einzusetzen. Die Dichtflächen bestehen aus keramischen Werkstoffpaarungen und sind daher sehr verschleiß­ fest. Aufgrund dieser großen Verschleißfestigkeit ist der Parallel­ schieber gleichermaßen als Absperrarmatur wie auch als Regelarma­ tur für feststoffbeladene Stoffströme einsetzbar. Die konstruktive Aus­ führung hat den weiteren Vorteil, daß die Dichtungsringe zugleich als Drosselelemente ausgebildet werden können, die leicht auswechsel­ bar und der Regelaufgabe anpaßbar sind. Im übrigen handelt es sich bei der erfindungsgemäßen Armatur um eine sehr einfache und robuste Konstruktion mit wenigen Bauelementen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausfüh­ rungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Die einzige Figur zeigt in schematischer Darstellung einen Längenschnitt durch den erfindungsgemäßen Gegenstand.

Der in der Figur dargestellte Parallelschieber ist als Absperr- und Regelarmatur für gasförmige und flüssige Stoffströme, insbesondere mit abrasiven Feststoffbeimischungen, bestimmt. Zum grundsätzlichen Aufbau gehören ein Gehäuse 1, eine Schieberplatte 2 mit Spindel 3 so­ wie Dichtungsringe 4. Das Gehäuse 1 ist geteilt ausgeführt und weist zwei Gehäusehälften 5 und ein ringförmiges Mittelstück 6 auf. Die Ge­ häusehälften 5 besitzen Rohranschlußelemente 7 mit einer Durchgangs­ bohrung d. Auf das ringförmige Mittelstück 6 ist ein Spindelführungs­ gehäuse 8 mit Spindeldichtung 9 aufgesetzt. Die Spindel 3 ist mit einer Kupplung 10 an der Schieberplatte 2 angeschlossen und durch die Spindeldichtung 9 geführt, welche als Stopfbuchsdichtung ausgebildet ist. Beidseits der Schieberplatte 2 sind die Dichtungsringe angeordnet. Diese sind in Ausnehmungen 11 der Gehäusehälften 5 eingelegt. Zwischen den Dichtungsringen 4 und den Gehäusehälften 5 sind Weich­ dichtungen 12 angeordnet. Die Gehäusehälften 5 und das Mittelstück 6 sind durch Schrauben 13 miteinander verbunden. Die Anordnung ist so getroffen, daß die Dichtungsringe 4 unter Vorspannung an der Schieberplatte 2 anliegen.

Die Schieberplatte 2 und die Dichtungsringe 4 sind als einteilige sinterkeramische Preßkörper ausgebildet. Ihre Gleitflächen 14 sind geschliffen und poliert und besitzen eine Rauhtiefe von weniger als 0,4 µm. Als Werkstoffe für die Schieberplatte 2 und die Dichtungs­ ringe 4 sind Keramikoxide, Keramiknitride oder Keramikcarbide, ins­ besondere Al₂O₃, Si₃N₄ oder SiC eingesetzt. Als Weichdichtung 12 zwischen den Gehäusehälften 5 und den Dichtungsringen 4 sind in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel Flachdichtungen als PTFE eingesetzt.

Die Dichtungsringe 4 sind scheibenförmig ausgebildet. Wenn der Parallelschieber als Absperrarmatur eingesetzt wird, sind die Dich­ tungsringe 4 mit einem der Durchgangsbohrung d entsprechenden Innendurchmesser ausgebildet. Wenn der Parallelschieber als Regel­ armatur eingesetzt werden soll, ist es zweckmäßig, die Dichtungs­ ringe 4 als Drosselelemente auszubilden. In der Ausführungsform als Regelarmatur weist zumindest ein Dichtungsring 4 sich in Längsrich­ tung der Spindelachse 15 erstreckende Drosselschlitze auf.

Das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel ist für Durch­ gangsbohrungen von 15 bis 100 mm, Betriebsdrücke bis 64 bar und Temperaturen bis 180°C ohne weiteres geeignet. Der KV-Wert liegt zwischen 0,4 und 430 je nach der Nennweite. Die Sitzleckrate ist kleiner als 0,001% des KV-Wertes.

Claims (9)

1. Parallelschieber als Absperr- und Regelarmatur für gasförmige und flüssige Stoffströme, insbesondere mit abrasiven Feststoffbeimischun­ gen,

• - mit einem Gehäuse, einer Schieberplatte mit Spindel, sowie Dichtungsringen,

wobei das Gehäuse zwei Gehäusehälften mit Rohranschlußelementen sowie ein Spindelführungsgehäuse mit Spindeldichtung aufweist, durch welche die Spindel geführt ist, wobei die Schieberplatte zwischen den Dichtungsringen angeordnet ist und die Dichtungsringe in die Ge­ häusehälften eingesetzt sind, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Dichtungsringe (4) und die Schieberplatte (2) Gleitflächen (14) aus gesintertem keramischen Werkstoff aufweisen und zwischen den Dichtungsringen (4) und den Gehäusehälften (5) Weichdichtungen (12) angeordnet sind.

2. Gegenstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleit­ flächen (14) eine Rauhtiefe von weniger als 0,4 µm aufweisen.

3. Gegenstand nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsringe (4) als einteilige keramische Preßkörper ausgebildet sind.

4. Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Gleitflächen (14) der Schieberplatte (2) und der Dich­ tungsringe (4) aus einem oxidkeramischen Werkstoff, insbesondere Alu­ miniumoxid, bestehen.

5. Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Werkstoff für die Gleitflächen (14) der Schieberplat­ te (2) und der Dichtungsringe (4) Keramiknitride oder Keramikcarbide, insbesondere Si₃N₄ oder SiC, eingesetzt sind.

6. Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Weichdichtungen (12) zwischen den Gehäusehälften (5) und den Dichtungsringen (4) Flachdichtungen aus PTFE eingesetzt sind.

7. Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 6 in einer Ausfüh­ rungsform als Absperrarmatur, dadurch gekennzeichnet, daß die Dich­ tungsringe (4) mit einem der Durchgangsbohrung (d) entsprechenden Innendurchmesser ausgebildet sind.

8. Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 6 in einer Ausfüh­ rungsform als Regelarmatur, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Dichtungsring (4) sich in Längsrichtung der Spindelachse (15) er­ streckende Drosselschlitze aufweist.