DE4418652A1 - Absperrventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Absperrventil und insbesondere einen Absperrschie­ ber mit einer Dichtkonstruktion, welche eine sehr gute Abdichtung für lange Zeit gewährleistet.

Eine herkömmliche Dichtkonstruktion für einen Absperrschieber ist in Fig. 4 dargestellt. In diesem Absperrschieber sind zwei ringförmige Dichtkörper 7 auf der Innenseite eines Ventilkörpers 1 mit einer Vielzahl von Befestigungse­ lementen 12 gehaltert, welche aus einem Schraubbolzen mit einer Mutter be­ stehen. Diese Befestigungselemente liegen einander gegenüber. In Ausneh­ mungen des Dichtkörpers 7 sind ringförmige Stützringe 10 eingesetzt, die bei­ derseits eines Ventilschiebers 2 angeordnet sind. Zwei ringförmige Dichtele­ mente erstrecken sich sowohl über die dem Ventilschieber 2 zugewandten Oberfläche der Stützringe 10 und der Dichtkörper 7. Des weiteren sind in dem Absperrschieber zwei ringförmige Ventilkörpersitze 5A und 5B vorgesehen, die auf den Dichtelementen 9 sowie den Stützringen 10 aufliegen und derart ange­ ordnet sind, daß sie mit dem Ventilschieber 2 in Berührung stehen. Zwei Ab­ standshalter 17 liegen in radialer Richtung innerhalb der Ventilkörpersitze 5A und 5B und liegen über die zwischengefügten Dichtelemente 9 auf der Oberflä­ che der Dichtkörper 7 auf. Die Abstandshalter sind mit Hilfe von Befestigungs­ elementen 15 in Form von Schraubbolzen gegen den Dichtkörper verschraubt. Ringförmige Halterungen 14 sind in radialer Richtung außerhalb der Ventil­ körpersitze 5A und 5B angeordnet und sind ebenfalls unter Zwischenfügung der Dichtelemente 9 mit den Dichtkörpern 7 verschraubt, indem sie mit Hilfe von Befestigungselementen, z. B von Bolzenschrauben 13, gegen den Dichtkörper 7 verspannt sind.

Schließlich umfaßt der Absperrschieber zwei Ringsitze 6, welche verhindern, daß die Ventilkörpersitze 5A und 5B aus ihrem Sitz herausrutschen können. Die Ringsitze 6 sind ebenfalls einander gegenüberliegend auf beiden Seiten des Ventilschiebers 2 angeordnet und liegen am Dichtkörper 7 unter Zwischen­ schaltung der Abstandshalter 17 an. Mit Hilfe einer Anzahl von Federn 8, die zwischen den Abstandshaltern 17 und den Ringsitzen 6 angeordnet sind, wird dafür gesorgt, daß der Ringsitz 6 gegen die Oberfläche des Ventilschiebers 2 gedrückt wird. Weitere Federn 11 sind zwischen die Ventilkörper 7 und die Stützringe 10 eingesetzt und sorgen dafür, daß die ringförmigen Ventilkörper­ sitze 5A und 5B über die Zwischenwirkung der Stützringe 10 und der Dichtele­ mente 9 ebenfalls an den Ventilschieber 2 angedrückt werden. Schließlich sind zwei Dichtringe 19 zwischen die Dichtkörper 7 und den Ventilkörper 1 einge­ fügt, um auch diesen Bereich abzudichten.

Die Dichtkonstruktion wirkt in der Weise, daß die Ringsitze 6 mit Hilfe der Fe­ dern 8 leicht gegen den Ventilschieber 2 gedrückt werden. Beim Verschieben des Ventilschiebers 2 werden daher an diesem haftende Substanzen durch die Ringsitze 6 abgeschabt, damit die Abdichtung durch die Ventilkörpersitze 5A und 5B gegenüber dem Ventilschieber 2 in zufriedenstellender Weise aufrech­ terhalten wird. Da die Ringsitze 6 gegen den Ventilschieber 2 mit Hilfe der Fe­ dern 8 gedrückt werden, wird der Effekt des Abschabens auch dann aufrechter­ halten, wenn die Ringsitze 6 im Laufe der Zeit abgenutzt werden, womit er­ reicht wird, daß eine satte Anlage der Ventilkörpersitze 5A und 5B auf den Ventilschieber 2 aufrechterhalten werden kann, womit eine gute Dichtfunktion einerseits und die Abdichtung in der gewünschten Weise beibehalten wird.

Für die Beibehaltung der Abdichtung trägt andererseits auch die Tatsache bei, daß die Ventilkörpersitze 5A und 5B von den Federn 11 über die Stützringe 10 gegen den Ventilschieber 2 gedrückt werden. Auch dadurch wird erreicht, daß selbst bei einer Abnützung der Ventilkörpersitze 5A und 5B über die Benut­ zungsdauer die Andruckkraft am Ventilschieber 2 kaum verringert wird. Als Folge davon ergibt sich dann, daß eine Verschlechterung der Abdichtung bzw. der Dichtfunktion nicht zu erwarten ist. Selbst wenn der Ventilschieber 2 ge­ ringfügig Durchflußrichtung, d. h. in Fig. 4 nach links aufgrund des am Schie­ ber angreifenden Druckes verschoben wird, nehmen die Federn 11 diese Ver­ schiebung auf, indem sie sich auf der rechten Seite etwas ausdehnen und auf der linken Seite mehr zusammengedrückt werden, womit jedoch der Anpreß­ druck der beiden Ventilkörpersitze 5A und 5B am Ventilschieber 2 aufrechter­ halten wird. Damit wird auch eine Verschlechterung der Abdichtwirkung ver­ hindert.

Mit Hilfe der Dichtelemente 9 wird verhindert, daß aus dem Durchflußbereich 18 eine Leck in Richtung des die Federn 11 aufnehmenden Raumes entsteht. Desgleichen wird mit Hilfe der Dichtringe 19 verhindert, daß sich entlang der Anlagefläche 16 ein Leck aus dem Durchflußbereich 18 zwischen den Dichtkör­ pern 7 und dem Ventilkörper 1 ausbilden kann.

Bei diesem bekannten Absperrschieber werden die ringförmigen Ventilkörper­ sitze 5A und 5B aufgrund der Wirkung der Federn 11 mit erheblichem Druck gegen den Ventilschieber 2 gedrückt. Entsprechendes ergibt sich auch durch den Flüssigkeitsdruck im Durchflußbereich. Durch diesen Druck stellt sich ei­ ne verhältnismäßig große Reibung zwischen den Ventilkörpersitzen 5A und 5B sowie dem Ventilschieber 2 ein. Wenn der Ventilschieber 2 in einer der beiden Richtungen, die durch die Pfeile gekennzeichnet sind, verschoben wird, wirkt auf die Ventilkörpersitze ein entsprechender Druck, der eine geringe Verschie­ bung mit sich bringt, obwohl die Abstandshalter 17 mit Hilfe der Befestigungs­ elemente 15 einerseits und die Halterungen 14 mit Hilfe der Befestigungsele­ mente 13 andererseits an den Dichtkörpern 7 befestigt sind. Dieses Phänomen bewirkt, daß die Ventilkörpersitze 5A und 5B an den Dichtelementen 9 reiben und daß, wenn die Verschiebungsfrequenz des Ventilschiebers 2 in Richtung der Pfeile verhältnismäßig hoch wird, die Dichtelemente 9 einen Abrieb erfah­ ren, wodurch die Dichteigenschaften verschlechtert werden. Auf diese Weise können Fremdkörper aus dem Durchflußbereich in den die Federn 11 aufneh­ menden Freiraum gelangen. Dadurch kann sich der Anpreßdruck der Ventil­ körpersitze 5A und 5B am Ventilschieber 2 verringern, was gleichzeitig eine Verschlechterung der Dichteigenschaften des Absperrschiebers mit sich bringt und damit Flüssigkeit in den Innenraum des Ventilkörpers, vorzugsweise durch den die Federn 11 aufnehmenden Freiraum lecken kann.

Ferner ergibt sich, daß eine geringe Verschiebung der Ventilkörpersitze 5A und 5B aufgrund der Bewegung des Ventilschiebers 2 über die Halterungen 14 die ringförmigen Abstandshalter 17 und die Befestigungselemente 13 und 15 auf die Dichtkörper 7 einwirken kann. Dadurch können sich die Dichtkörper 7 ebenfalls geringfügig verschieben und es entsteht die Gefahr, daß die Dichtrin­ ge 19 ebenfalls einen Abrieb erfahren und entlang der Kontaktflächen 16 zwi­ schen den Dichtkörpern 7 und dem Ventilkörper 1 ein Leck entsteht.

Aus der vorausstehenden Erläuterung ergibt sich, daß bei dem bekannten be­ schriebenen Absperrschieber infolge der durch die Verschiebung des Ventil­ schiebers ausgelösten leichten Bewegung der Dichtkörper ein Abrieb der ring­ förmigen Dichtelemente entstehen kann, wodurch Fremdkörper in den die An­ druckfedern aufnehmenden Freiraum eindringen und damit der Anpreßdruck der Ventilkörpersitze gegen den Ventilschieber verringert werden kann. Damit verbunden ist eine Verringerung der Abdichtung, so daß Flüssigkeit in den Au­ ßenbereich des Ventilkörpers lecken kann. Ferner ergibt sich bei dem bekann­ ten Absperrschieber, daß bei einer Übertragung der durch die Verschiebung des Ventilschiebers ausgelösten geringen Bewegung der Ventilkörpersitze auf die Dichtkörper diese ebenfalls eine Abnützung der Abdichtung zwischen den Dichtkörpern und dem Ventilkörper bewirken und somit auch entlang der Kon­ taktflächen dieser beiden Teile eine Undichtigkeit entstehen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Schwierigkeiten zu überwin­ den und dafür zu sorgen, daß die Dichtkörper bei einer Bewegung des Ventil­ schiebers keine Verschiebung erfahren und somit auch kein Abrieb an den Dichtelementen zwischen diesen beiden Teilen entsteht. Ferner soll verhindert werden, daß Fremdsubstanzen in den Freiraum gelangen können, indem die auf die Ventilkörpersitze wirkenden Federn angeordnet sind, um dadurch eine Verringerung des Anpreßdruckes zu vermeiden. Schließlich soll dafür gesorgt werden, daß zwischen den Dichtkörpern und dem Ventilkörper kein Leck ent­ steht und der zwischen diesen beiden Teilen im Kontaktflächenbereich ange­ ordnete Dichtring ebenfalls nicht abgenutzt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Maßnahmen des Anspruches 1 gelöst.

Bei einer derartigen Ausgestaltung der Erfindung sind die ringförmigen Halte­ rungen und die ringförmigen Abstandshalter in eine ringförmige Ausnehmung in den Dichtkörpern derart eingesetzt, daß sie keine radiale Verschiebung er­ fahren können. Selbst wenn durch die Bewegung des Ventilschiebers und infol­ ge der großen Reibungskraft ein Bewegungsmoment wirksam ist, kann dieses keine Verschiebung der Ventilkörper auslösen. Außerdem sind auch die Dicht­ körper nicht verschiebbar, da sie durch entsprechende Eingriffe in den Ventil­ körper gegen radiale Verschiebung gesichert sind.

Als Folge davon ergibt sich, daß die ringförmigen Dichtelemente keinen Abrieb erfahren und daß somit auch die Dichteigenschaften nicht verringert werden. Auch das Eindringen von Fremdkörpern in den die Federn aufnehmenden Frei­ raum wird durch den ringförmigen Eingriff verhindert, womit auch das Ein­ dringen von Leckflüssigkeit in diesen Freiraum unterbunden wird. Daraus folgt, daß die Druckwirkung der Federn nicht beeinträchtigt wird und daß die Anpreßkraft der Ventilkörpersitze am Ventilschieber unverändert aufrechter­ halten wird. Dies trägt ebenfalls zur Beibehaltung gleichbleibender Abdichtei­ genschaften des Absperrventils bei. Da auch die Dichtringe zwischen den Dichtkörpern und dem Ventilkörper keinen Abrieb erfahren, wird auch ein Leck entlang der Kontaktflächen zwischen den Dichtkörpern und dem Ventil­ körper sicher vermieden.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von weiteren Ansprü­ chen.

Die Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfol­ genden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit den An­ sprüchen und der Zeichnung. Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Absperrventil in offener Stellung;

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt der Dichtkonstruktion gemäß der Erfindung;

Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt einer weiteren Ausgestaltung der Dichtkonstruktion gemäß der Erfindung;

Fig. 4 eine Dichtkonstruktion nach dem Stand der Technik.

In der nachfolgenden Beschreibung sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszei­ chen versehen. Dies betrifft auch die Dichtkonstruktion nach dem Stand der Technik.

In den Fig. 1 und 2 ist in einem Ventilkörper 1 ein Ventilschieber 2 derart an­ geordnet, daß er aus einer Offen-Position in eine Schließ-Position in der darge­ stellten Lage durch seitliches Verschieben gebracht werden kann. Um die Dichteigenschaften zu verbessern und den Abrieb zu verringern sowie um ein Pressen zu vermeiden, sind die Oberflächen des Ventilschiebers 2 mit einem Überzug versehen, wofür z. B. eine LCID-Beschichtung der Union Carbide Corp. Verwendung finden kann. Der Ventilschieber 2 ist über eine Ventilstange 3 mit einer Betätigungsstange 4 verbunden.

Die ringförmigen Ventilkörpersitze 5A und 5B sind aus einem unter dem Wa­ renzeichen "Grafoil" bekannten Material der Firma Union Carbide Corp. gefer­ tigt und enthalten SC-Carbon bzw. Metallfolien. Die Ringsitze 6, die das Weg­ schlupfen der Ventilkörpersitze bewirken, bestehen z. B. aus gegossenem Nickeleisen oder Carbonstahl, der einer Oberflächenhärtung unterzogen wor­ den ist. Zwischen dem Ventilschieber 2 und den ringförmigen Dichtkörpern 7 sind die Ventilkörpersitze 5A und 5B, die Ringsitze 6 sowie die ringförmigen Halterungen 14 und die ringförmigen Abstandshalter 17 angeordnet. Die Dichtkörper sind mit dem Ventilkörper 1 mit Hilfe von Befestigungselementen 12 verbunden, die aus einem durch die Außenwand des Ventilkörpers 1 und des zugehörigen Dichtkörpers 7 sich erstreckenden Gewindebolzen bestehen, auf welchem eine Mutter zum Verspannen aufgeschraubt ist. Die Dichtelemen­ te 9 sind ebenfalls z. B. aus "Grafoil" hergestellt und enthalten eine dünne Me­ tallplatte.

In die gegen den Ventilschieber 2 gerichteten Oberfläche der Dichtkörper 7 ist eine Ringnut 20 eingearbeitet. In diese Ringnut 20 sind die Halterungen 14 und die Abstandshalter 17 derart eingepaßt, daß sie unter Zwischenschaltung der Ventilkörpersitze 5A und 5B radial nicht mehr verschiebbar sind. Diese Ringnuten 20 sind eine beispielsweise Ausgestaltung einer Passung, die in den Dichtkörpern 7 vorgesehen ist.

Im Bereich der Kontaktflächen 16 sind die Dichtkörper 7 mit Passungsvor­ sprüngen 21 versehen, welche in entsprechende Ausnehmungen 22 am Ventil­ körper 1 eingreifen. Dabei wird dafür gesorgt, daß die Passung eine radiale Verschiebung der Dichtkörper gegenüber dem Ventilkörper verhindert.

Ein derartig aufgebautes Absperrventil kann beispielsweise als horizontaler oder vertikaler Absperrschieber in einem Strömungsweg Verwendung finden, durch welchen durch thermische Spaltung erzeugtes Kohlenwasserstoffgas oder Verbrennungsabgase geleitet werden.

Die vorstehend erwähnten Dichtkörper 7, Stützringe 10, ringförmige Dichtele­ mente 9, ringförmige Ventilkörpersitze 5A und 5B, ringförmige Abstandshalter 17, ringförmige Halterungen 14, Ringsitze 6, Federn 8 und 11, Dichtringe 19, Ringnuten 20 sowie Ausnehmungen 22 sind an beiden Seiten des Ventilkörpers 1 in symmetrischer Zuordnung zueinander angeordnet und liegen somit auf beiden Seiten des Ventilschiebers 2. Mit dieser Anordnung erhält man dieselbe Wirkung wie bei der Ausführungsform nach dem Stand der Technik. Zusätz­ lich sind die paarweise vorgesehenen Halterungen 14 sowie Abstandshalter 17 mit den dazwischen liegenden Ventilkörpersitzen 5A und 5B in einer solchen Weise in die Ringnuten 20 der Dichtkörper 7 eingepaßt, daß sie keine radiale Verschiebung erfahren können. Selbst wenn während der Bewegung des Ven­ tilschiebers die Ventilkörpersitze 5A und 5B in Bewegungsrichtung des Ventil­ schiebers 2 aufgrund starker Reibung mitgezogen werden, können sich diese Ventilkörpersitze 5A und 5B nicht bewegen, so daß auch verhindert wird, daß eine Reibung zwischen den Ventilkörpersitzen und den Dichtelementen 9 ent­ steht. Selbst wenn die Verschiebefrequenz des Ventilschiebers 2 in beiden Be­ wegungsrichtungen sehr hoch ist, werden die Dichtelemente 9 nicht abgenutzt, womit eine Verringerung der Dichteigenschaften infolge einer Abnutzung ver­ mieden wird. Als Folge davon wird das Eindringen von Fremdkörpersubstan­ zen aus dem Durchflußbereich 18 sowie ein Lecken des Mediums in den Innen­ raum des Ventilkörpers 1 über den die Federn 11 aufnehmenden Freiraum si­ cher verhindert. Damit wird auch verhindert, daß Fremdsubstanzen die Feder­ funktion der Federn 11 beeinflussen und damit den Anpreßdruck der Ventil­ körpersitze 5A und 5B an den Ventilschieber 2 beeinträchtigen, wodurch eben­ falls eine Verringerung der Dichteigenschaften des Absperrventils erzielt wird.

Da sich die Ventilkörpersitze 5A und 5B überhaupt nicht bewegen und die Passungsvorsprünge 21 an den Dichtkörpern 11 genau in die Ausnehmungen 22 am Ventilkörper 1 eingepaßt sind, ist auch eine radiale Verschiebung der Dichtkörper 7 innerhalb des Ventilkörpers unterbunden. Damit ergibt sich, daß eine Verringerung der Dichteigenschaften aufgrund von Abrieb an den zwischen die Dichtkörper und den Ventilkörper eingesetzten Dichtringen ver­ mieden und damit ein Lecken entlang der Kontaktflächen 16 sicher unterbun­ den werden kann.

Bei dem voraus stehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist sowohl für ein horizontales als auch ein vertikales Absperrventil vorgesehen, daß die Stütz­ ringe 10 und die Federn 11 sowohl strömungsaufwärts als auch strömungsab­ wärts auf beiden Seiten des Ventilschiebers 2 angeordnet sind. Die Erfindung kann jedoch auch für ein horizontales oder ein vertikales Absperrventil Ver­ wendung finden, bei dem, wie in Fig. 2 gezeigt, die Stützringe 10 und die Fe­ dern 11 nur auf einer Seite des Ventilschiebers 2 und zwar auf der stromauf­ wärts liegenden Seite, angeordnet sind. Auch bei dieser Ausführungsform sind die Dichtkörper 7, die Stützringe 10, die Dichtelemente 9, die Ventilkörpersitze 5A und 5B, die Abstandshalter 17, die Halterungen 14, die Ringsitze 6, die Fe­ dern 8 und die Dichtringe 19 sowie die Ringnuten 21 und Ausnehmungen 22 symmetrisch auf beiden Seiten des Ventilschiebers 2 im Ventilkörper 1 vorge­ sehen.

Claims (7)

1. Absperrventil mit Ventilkörper (1);
ringförmigen an der Innenseite des Ventilkörpers angeordneten und mit Befe­ stigungselementen (12) fixierten Dichtkörpern (7);
auf den gegen einen Ventilschieber ausgerichteten Seiten passend gehaltenen Stützringen (10);
ringförmige, über die gegeneinander gerichteten Oberflächen der Dichtkörper und die auf den Ventilschieber ausgerichteten Seiten der Stützringe sich er­ streckende Dichtelemente (9);
auf dem Ventilkörper gleitend aufliegende und über einen zugeordneten Dich­ tring am Stützring anliegende Ventilkörpersitze (5A, 5B);
auf in radialer Richtung am jeweiligen Ventilkörpersitz anliegende und über die Dichtelemente auf dem Dichtkörper aufliegende Abstandshalter (17);
die Abstandshalter an dem Dichtkörper fixierende Befestigungselemente (15);
in radialer Richtung außerhalb der Ventilkörpersitze angeordnete und über die Dichtelemente auf dem Dichtkörper aufliegende Halterungen (14), welche mit Befestigungselementen (13) gegen die Dichtkörper fixiert sind;
an dem Ventilschieber gleitend anliegende und das Herausschlupfen der Ven­ tilkörpersitze verhindernde Ringsitze (6), welche unter Zwischenschaltung der Abstandshalter an den Dichtkörpern gehaltert sind und durch zwischen die Ab­ standshalter und die Ringsitze eingespannte Federn (8) gegen den Ventilschie­ ber gedrückt sind;
weitere zwischen die Dichtkörper und zumindest einen Stützring eingespannte Federn (11), welche über den Stützring die Ventilkörpersitze gegen den Ventil­ schieber drücken;
sowie mit Dichtringen (19), welche im Bereich der Kontaktflächen (16) zwischen Ventilkörper und Dichtkörper eingefügt sind, dadurch gekennzeichnet,
daß die ringförmigen Dichtkörper (7) zur Verhinderung einer radialen Ver­ schiebbarkeit mit einer Ringnut (20) versehen sind, in welche die ringförmigen Halterungen (14) und die Abstandshalter (17) im Paßsitz eingreifen,
und daß die Dichtkörper (7) im Bereich der Kontaktflächen (16) zum Ventilkör­ per (1) zum selben Zweck mit Passungsvorsprüngen (21) versehen sind, die in Ausnehmungen (22) passend eingreifen.

2. Absperrventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtelemente (9) aus Grafoil-Dichtungen mit einer dünnen Metallplat­ te bestehen.

3. Absperrventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Befestigungselemente (12) aus durch die Außenwand des Ventilkörpers (1) und den Dichtkörper (7) verlaufende Bolzen bestehen, auf welche zum Ver­ spannen Muttern aufgeschraubt sind,
und daß die Befestigungselemente (15) aus Bolzenschrauben bestehen, welche durch die Abstandshalter verlaufen und in den zugehörigen Dichtkörper ein­ geschraubt sind,
und daß die Befestigungselemente (13) aus Bolzenschrauben bestehen, welche durch die Halterung (14) verlaufend in den Dichtkörper (7) eingeschraubt sind.

4. Absperrventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnuten (20) als Passungsnuten ausgebildet sind, in welche jeweils ein Ventilkörpersitz mit beiderseits angeordnetem Abstandshalter und Halte­ rung eingepaßt sind.

5. Absperrventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Ventilkörper Ausnehmungen (22) eingearbeitet sind, in welche entsprechende an den Dichtkörper angeordnete Passungsvorsprünge (21) ein­ greifen.

6. Absperrventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die beiden beiderseits des Ventilschiebers liegenden Dichtkörper Aus­ nehmungen zur Aufnahme der Federn (11) ausgebildet sind, welche über die Stützringe auf den Ventilkörpersitz wirken und diesen gegen den Ventilschie­ ber drücken.

7. Absperrventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen zur Aufnahme der Federn (11) einseitig nur in einem der beiderseits des Ventilschiebers liegenden Dichtkörper vorgesehen ist.