DE3545266C2

DE3545266C2 -

Info

Publication number: DE3545266C2
Application number: DE19853545266
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: B and S METALPRAECIS GESELLSCHAFT fur METALLFORMGEBUNG MBH 4650 GELSENKIRCHEN DE
Current assignee: METALPRAECIS BERCHEM + SCHABERG GESELLSCHAFT FUER
Priority date: 1985-12-20
Filing date: 1985-12-20
Publication date: 1989-01-05
Also published as: DE3545266A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Parllelschieber als Absperr- und Regelarmatur für gasförmige und flüssige Stoffströme, insbesondere mit abrasiven Feststoffbeimischungen, - mit einem Gehäuse, einer Schieberplatte mit Spindel, sowie Dich tungsringen und Zwischenringen, wobei das Gehäuse zwei Ge häusehälften mit Rohranschlußelementen sowie ein Spindelfüh rungsgehäuse mit Spindeldichtung aufweist, durch welche die Spindel geführt ist, wobei die Schieberplatte zwischen den Dichtungsringen angeordnet ist und wobei die Dichtungsringe auf den Zwischenringen aufliegen und unter Zwischenschaltung der Schieberplatte sowie der Zwischenringe zwischen den Ge häusehälften eingespannt sind. Der Parallelschieber meint eine Ausführungsform, bei der die Schieberplatte parallele Dichtflä chen aufweist. Der Dichtungsdruck wird hier bei geschlossener Armatur durch den Betriebsdruck erzeugt.

Bei einem gattungsgemäßen Parallelschieber (DE-OS 20 55 086) beruht die Dichtwirkung auf einer Elastomerdichtung, die an der Schieberplatte unter Vorspannung anliegt. Die ringförmige Elastomerdichtung ist am einem Zwischenring befestigt, der als Montagehilfe dient und ein Auswechseln der verschlissenen Elasto merdichtung erleichtern soll. Dieser Parallelschieber wird vornehmlich als Absperrarmatur eingesetzt. Als Regelarmatur wird diese Ausführung seltener verwendet. Dafür sind haupt sächlich 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 Regelarma tur unzweckmäßig, weil die Dichtungsringe insbesondere bei feststoffhaltigen Medien erheblichen Verschleiß ausgesetzt sind. Anhaftende Feststoffe führen Betätigung der Schie berplatte schnell zu einer mechanischen Zerstörung der weichen Elastomerdichtungen. Hinzu kommt eine starke Scherbeanspru chung dieser Elastomerdichtungen durch die Schieberplatte selbst. Dies kann bei unzureichender chemischer Beständigkeit und insbesondere hohen Temperaturen durch eine Quellung der Elastomerdichtungen verstärkt werden. Probleme treten aber auch auf, wenn der Parallelschieber als Absperrarmatur ein gesetzt wird. Auch hier entstehen Probleme z. B. durch Ver krustungen. Insbesondere dann, wenn die Absperrarmatur selten betätigt wird, können die auf die Dichtungen einwirkenden Haltekräfte so groß sein, daß die Dichtungen aus ihren Füh rungen herausgerissen und mechanisch zerstört werden.

Ähnliches gilt auch für ein anderes, als Parallelschieber ausgebildetes Ventil (DE-GM 19 89 252), bei dem eine Schie berplatte aus oxidkeramischem Sinterwerkstoff eingesetzt ist, bei der jedoch ebenfalls Dichtungsringe aus Elastomeren vor handen sind. - Die oben erläuterten Probleme treten nicht auf bei Zapfventilen als Armatur im häuslichen Bereich (DE-GM 77 26 941), bei denen eine plane Ventilsitzscheibe und eine drehbar darüber angeordnete Ventilregulierscheibe aus Oxid keramik bestehen, wobei beide Bauteile durch eine Spannfeder zusammengedrückt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen gattungsgemäßen Parallel schieber so auszubilden, daß er gleichermaßen als Absperr wie auch als Regelarmatur geeignet ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Dichtungsringe und die Schieberplatte Gleitflächen aus gesintertem kerami schen Werkstoff aufweisen, daß die Dichtungsringe in Ausneh mungen der Gehäusehälften eingelegt sind und daß die Dich tungsringe Weichdichtungen sind. - Die Erfindung macht sich zunutze, daß keramische Materialien eine sehr große Härte aufweisen. Durch die keramische Werkstoffpaarung können Fest stoffanteile nicht abrasiv auf die Dichtfläche einwirken und wird die Dichtfläche bei der Auf- und Niederbewegung der Schieberplatte vom durchströmenden Medium stets wieder frei gewaschen. Die Weichdichtungen sind jederzeit und leicht aus wechselbar. Sie sind außerdem verschleißgeschützt angeordnet. Die Werkstoffauswahl kann allein unter dem Gesichtspunkt der Korrosionsbeständigkeit und der Temperaturbeständigkeit vor genommen werden. Es versteht sich, daß die Gleitflächen der Schieberplatte und der Dichtungsringe bearbeitet sind. Be währt haben sich polierte Oberflächen und Gleit fläche 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 Si₃N₄ 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.

Im 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 Festoffbeimischungen, 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 12 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, Si₃ N₄ 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

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

einem Gehäuse, einer Schieberplatte mit Spindel, sowie Dich tungsringen und Zwischenringen,

wobei das Gehäuse zwei Gehäusehälften mit Rohranschlußelementen so wie ein Spindelführungsgehäuse mit Spindeldichtung aufweist, durch welche die Spindel geführt ist, wobei die Schieberplatte zwischen den Dichtungsringen angeordnet ist und wobei die Dichtungsringe auf den Zwischenringen aufliegen und unter Zwischenschaltung der Schieber platte sowie der Zwischenringe zwischen den Gehäusehälften einge spannt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsringe (4) und die Schieberplatte (2) Gleitflächen (14) aus gesintertem keramischen Werkstoff aufweisen, daß die Dichtungs ringe (4) in Ausnehmungen (11) der Gehäusehälften (5) eingelegt sind und daß die Zwischenringe (12) Weichdichtungen sind.

2. Gegenstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleit flächen (41) ene 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.