DE630294C - Absperrschieber - Google Patents

Description

In dem Bestreben, einen Absperrschieber zu schaffen, der einen möglichst schnellen Abschluß zuläßt, hat man bereits eine Bauart vorgeschlagen, bei der in das abzusperrende Rohr eine sektorartige Scheibe hineinragt, die mit einer Durchgangsbohrung und mit unmittelbar daneben angeordneten federnden Dichtungstellern versehen ist und nur um einen verhältnismäßig kleinen Winkel gedreht zu werden braucht, um den Schieber vollständig zu schließen. Derartige Schieber waren bisher nur für verhältnismäßig kleine Rohrweiten und verhältnismäßig niedrige Drücke brauchbar. Treten infolge höherer Drücke und größerer Rohrweiten stärkere Kräfte auf, so ist diese Schieberbauart unbrauchbar. Das gilt in erster Linie für die bekannte Bauart, bei der das Gehäuse nach einer zur Rohrachse senkrechten Ebene geteilt ist, wobei die beiden Gehäusehälften durch Flansche miteinander verbunden sind. Infolge des großen Flanschdurchmessers wird die Abdichtung an der Verbindungsstelle der beiden Gehäusehälften bei höheren Drücken unmöglich. Zudem stellen sich die beiden Gehäusehälften, zwischen denen eine Dichtung liegt, infolge der von den angeschlossenen Rohren herrührenden Kräfte schief zueinander. Ähnliche Mängel treten aber auch auf, wenn man das Gehäuse im wesentlichen einteilig ausbildet und nur mit einem Deckel versieht, durch den der schwenkbare Sektor eingeführt wird. Denn das Gehäuse muß im Gegensatz . zu Absperrschiebern der üblichen Bauart weit ausladend gestaltet sein, derart, daß beiderseits der eigentlichen Abdichtungsstelle taschenartige Ansätze gebildet werden, in die abwechselnd der die Durchgangsbohrung und der die Dichtungstellef tragende Teil hineingeht. Die im Gehäuse auftretenden Beanspruchungen sind infolgedessen sehr hoch. Sie können zu bleibenden Formänderungen führen, die nach kurzer Betriebszeit die Abdichtung in Frage stellen, da* mit der Verformung des Gehäuses eine Formänderung der zunächst ebenen Dichtungsflächen verbunden ist. Die Verhältnisse sind deshalb so verwickelt und der Rechnung nicht zugänglich, als die auftretenden Kräfte unkontrollierbar sind. Das Gehäuse wird nicht nur durch den in seinem Innern herrschenden starken Druck beansprucht, sondern auch durch die Kräfte in den angeschlossenen Rohrleitungen, deren Länge sich infolge von Wärmedehnungen ändert.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß man durch eine bestimmte Ausführung des Gehäuses die durch die starken Beanspruchungen hervorgerufenen Dehnungen unschädlich machen kann. Gemäß der Erfindung erhält das Gehäuse die Gestalt eines Hohlellipsoids, an dessen Breitflächen die Rohrstutzen sitzen. Es hat sich herausgestellt, daßf mit dieser Gehäuseform die beobachteten Mängel beseitigt werden. Ein nach der Erfindung hergestelltes Gehäuse erleidet zwar ebenfalls unter den auftretenden Kräften Formänderungen, diese sind aber elastischer

Art und rufen daher nach langer Betriebszeit keine Undichtigkeiten hervor. - Es ist ein Schieber der eingangs gekennzeichneten Bauart bekannt, bei dem das Gehäuse in einer Ebene einen elliptischen Quer,-_: schnitt aufweist. In den übrigen Qw&y schnitten dagegen! ist das Gehäuse rechteckig¹;' Die Anschlußstutzen sitzen auf ebenen Flächen. Bei einem anderen bekannten to Schieber der gleichen Bauart ist das¹ Gehäuse in einem Querschnitt elliptisch und zeigt in einem anderen Querschnitt eine gewisse Annäherung an die elliptische Form. Die Gehäusegestalt ist hier aber mit Rücksicht auf die notwendige Bewegungsfreiheit der Platten gewählt. Das Gehäuse zeigt im dritten· Querschnitt rechteckige Gestalt. Zur Beseitigung bleibender Fonnänderungen ist die Gehäuseform nicht gewählt worden. Endlich ist ein Schieber der üblichen Bauart mit einem -Gehäuse von in allen Ebenen elliptischem bzw. kreisförmigem Querschnitt bekannt. Die Gehäuseform ist indessen hier nicht aus festigkeitstechnischen, sondern allein aus Herstellungsgründen gewählt. Für einen Schieber der eingangs gekennzeichneten Art ist eine Herstellung des Gehäuses in der bekannten Weise nicht möglich. Da überdies bei Schiebern der üblichen Bauart derDurchmesser der Rohrstutzen kaum kleiner ist als der Gehäusedurchmesser, so findet insbesondere eine elastische Aufnahme der an den Rohrstutzen auftretenden Kräfte nicht statt. Die günstigste Gehäuseform würde sich-ergeben, wenn man das Gehäuse aus einem, einzigen, allseitig geschlossenen Stück herstellen würde. Da aber notwendig ein Deckel vorgesehen sein muß, um den Sektor montieren zu können, wird gemäß der Erfindung dieser Deckel so gelegt, daß er auf die Gehäuseverformung in möglichst geringem Maße schädlich einwirkt. Dies geschieht dadurch, daß er von der Abdichtungsstelle und von den Stellen, wo die Rohrstutzen an das Gehäuse anschließen, möglichst fortgelegt wird. Dementsprechend ist er erfindungsgemäß auf der der Abdichtungsstelle gegenüberliegenden Seite der Sektorachse angeordnet.

Da an der Stelle des Deckelanschlusses die Beanspruchungen dennoch erheblich größer sind als an den übrigen Teilen des Gehäuses, so daß dadurch unter Umständen wieder ungewünschte Formänderungen eintreten könnten, sieht die Erfindung ein besonderes Mittel zur Aufnahme der Kräfte an der Deckelöffnung vor, und zwar dergestalt, daß die beiden längeren Seitenwände an der Deckelöffnung gegeneinander abgesteift werden. Eine besonders einfache Bauart erhält man, wenn· man zur¹ Absteifung der Wände an der Deckelöffnung den Drehzapfen des Sektors selbst benutzt und ihn zu diesem Zwecke gewissermaßen als Spannbolzen ausbildet. Es ist natürlich nicht notwendig, dem Querschnitt der Gehäuse die mathematische Form cfer Ellipse zu geben. Vielmehr können die 'i^uerschnittskurven auch z. B. aus mehreren ■'paneinandergesetzten Kreisbögen gebildet werden. Wesentlich ist, daß der Gehäusequerschnitt unter möglichster Vermeidung starker Krümmungen so entwickelt ist, daß er die angegebene Wirkung der Ellipsenform praktisch erreicht.

Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, und zwar zeigt

Abb. ι einen Absperrschieber im Längsschnitt in geschlossener,
Abb. 2 in geöffneter Stellung. Abb. 3 zeigt einen Querschnitt,

Abb. 4 einen Schnitt nach Linie A-B und Abb. 5 einen Schnitt nach Linie C-D. In einem Gehäuse 1 mit den beiden Stutzen 2 und 3 zum Anschluß der Rohrleitung sind zwei Dichtungsringe 4 und 5 aus härterem Material befestigt. Zwei Abschlußteller 6 und 7 werden auf ihren einander zugekehrten Seiten durch zwei Führungszylinder 8 und 9 in ihrer zentrischen Lage zueinander gehalten und von einer Feder 10 gegen die Dichtungsringe 4 und 5 im Gehäuse 1 gedrückt. Das ungeteilte und vollständig symmetrisch gestaltete Gehäuse 1 ist nach oben durch einen Deckel 11 abgeschlossen. Zwischen dem Deckel und der Rohrachse ist ein parallel zur Rohrachse gerichteter Zapfen 12 in Gehäusenaben 13 und 14 gelagert. Um den Zapfen 12 schwingt ein Sektor 15, der zwei Zylinder 16 und 17 (Abb. 3) trägt, deren Längsachsen in größtmöglichem Abstand voneinander liegen, zur Rohrachse parallel verlaufen' und vom Zapfen 12 gleich weit entfernt sind. Durch Schwenken des Sektors 15 um den Zapfen 12 können die Längsachsen der Zylinder 16 und 17 abwechselnd in die Rohrachse gebracht werden. Aus Übersichtlichkeitsgründen sind in Abb. 3 die Teller 6, 7 und in Abb. S der Zapfen 12 fortgelassen.

Der Zylinder 16 umfaßt den Führungszylinder 9 des Abschlußtellers 7 mit geringem Spiel, so daß dieser und der in ihm zentrisch geführte zweite Teller 6 an der Bewegung des um den Zapfen 12 schwingenden Sektors 15 teilnehmen. Der zweite Zylinder 17 des Sektors 15 entspricht in seinem lichten Durchmesser dem lichten Rohrdurchmesser und in seiner Länge dem Abstand, den die Dichtungsringe 4 und 5 im Gehäuse zueinander bilden. In der aus' Abb. 2 ersichtlichen geöffneten Stellung des Schiebers bildet dieser Zylinder 17 eine Brücke zwischen den Dich-

tungsringen 4 und 5 und mit den Stutzen 2 und 3 einen glatten, ununterbrochenen Durchgang für das durchströmende Medium.

Die Kraft zum Schließen des Absperr-Schiebers hängt ab vom Durchmesser des Abschlußtellers, vom Druck, unter dem das durchströmende Medium steht, und von der Reibungszahl zwischen den aus hartem Material bestehenden Dichtflächen. Bei dem Durchmesser der Abschlußteller 6 und 7: und bei höherem Druck bei frei ausströmendem Medium kann die zum Schließen notwendige Kraft so groß werden, daß die auftretenden Widerstände durch die menschliche Kraft nicht ohne weiteres überwunden werden, können. Die Antriebskraft wird gemäß der Erfindung durch Verkleinerung des Abdichtungsdurchmessers und, wie die Abb. 1 und 2 erkennen lassen, durch Einschnürung des lichten Durchganges an der Abdichtungsstelle verkleinert. Zu beiden Seiten der Dichtung sind die Anschluß stutzen 2 und 3 schlank konisch auf den lichten Rohrdurchmesser erweitert. Ein nennenswerter Durchflußwiderstand und Druckverlust tritt dadurch nicht ein, da in geöffneter Stellung der Zylinder 17 eine Brücke zwischen den Dichtungsringen bildet und die glatte Rohrwand dadurch nicht unterbrochen wird. Sorgt man für eine saubere, glatte Fläche an dieser Stelle, so ist der Durchflußwiderstand nicht merkbar größer als im glatten, zylindrischen Rohr.

Der Verkleinerung des Tellerdurchmessers ist naturgemäß eine Grenze gesetzt. Deshalb ist eine aus den. Abb. 1 und 3 erkennbare Betätigungsvorrichtung vorgesehen, die dazu dient, den Absperrschieber unter Anwendung geringerer Kräfte bei entsprechend längerem Weg zu öffnen und zu schließen.

Der Sektor 15 trägt auf der den beiden Zylindern 16 und 17 gegenüberliegenden Seite ein Zahnsegment 18, in das ein auf einer Welle 20 befestigtes Zahnritzel 19 eingreift. Die Welle 20 ist in zwei Naben 21 und 22 einer am Deckel 11 ausgebildeten Haube 23 gelagert und durch eine Stopfbuchse 24 nach außen durchgeführt. Sie trägt an ihrem äußeren Ende 25 einen Hebel, ein Handrad oder eine sonstige Betätigungsvorrichtung, die nicht dargestellt ist. Durch Drehen der Welle 20 mit dem Ritzel xg wird der Sektor 15 um seinen Zapfen 12 geschwenkt und dadurch je nach der- Drehrichtung der Absperrschieber geöffnet oder geschlossen.

Das Zahnsegment 18 kann auch auf der Seite des Sektors 15 liegen, die die Zylinder ιό und 17 trägt. Die das Zahnritzel 19 tragende Welle 20 ist dann in gleicher Weise durch das Gehäuse 1 und durch eine Stopfbuchse nach außen durchgeführt.

Wesentlich für die Erfindung ist die besondere Ausbildung des Gehäuses, für die die Zeichnung ein Beispiel gibt. Wie die Abb. 4 erkennen läßt, ist das Gehäuse 1 so ausgebildet, daß zu beiden Seiten der Rohrstutzen 2 und 3, also rechts und links von der Rohrachse, je eine Tasche 26 und 27 entsteht, in die jeweils der nicht in der Rohrachse stehende Zylinder 16 oder 17 eingeschwenkt ist. So zeigt Abb. 3 den Absperrschieber in der Schlußstellung und den Zylinder 17 in der rechten Tasche 27 des Gehäuses. Wird beim öffnen des Schiebers der Sektor 15 nach links gedreht, so gelangt der Zylinder 17 in die Rohrachse und der Zylinder 16 mit den beiden Abschlußtellern 6 und 7 in die linke Tasche 26 des Gehäuses 1.

Die Grundform des Gehäuses 1 bildet sowohl im Aufriß (Abb. 1) als auch im Grundriß (Abb. 4) und im Seitenriß (Abb. 3) je eine Ellipse. Die Ellipsenform ist überall so gewählt, daß die größte Festigkeit erzielt wird. So erhält der Querschnitt im Aufriß (Abb. 1) ein Achsenverhältnis der Ellipse von a : b = 1 : 2, der des Grundrisses (Abb. 4) ein Achsenverhältnis¹ a : b = 1 : 2,5. Vom Aufriß (Abb. 1) bis zum Grundriß (Abb. 4) verändert die Ellipse über den Schnitt C-D (Abb. 5) ihr Achsenverhältnis stetig, und zwar vom Wert 1:2 bis zum Wert ι : 2,5, so daß dadurch ein ganz allmählicher Übergang der Ouerschnittformen" erreicht wird. Die Form der Ellipse im Seitenriß (Abb. 3) ist bestimmt durch die Entfernung, die die beiden Zylinder 16 und 17 zueinander bilden bzw. durch den Ausschlag der Zylinder 16 oder 17 aus der Rohrachse. Wie aus der Abb. 2 erkennbar, liegt die Symmetrieachse der Ellipse im Abstand e über der Rohrachse.

Die Ellipsenform im Aufriß (Abb. 1) und im Seitenriß (Abb. 3.) ist unten geschlossen und nur nach oben hin durch die Deckelöffnung unterbrochen. Die Deckelöffnung selbst ist soweit wie möglich eingeschnürt und nur so groß bemessen, wie zum Einbringencdes Sektors 15 mit den beiden Abschlußtellern 6 und 7 erforderlich ist, um unter anderem die notwendige Dichtungsfläche und die Deckelbelastung zu verringarn. Dennoch bildet der zum Deckel gerichtete Teil des Gehäuses eine gefährdete Stelle, weil dort der Ellipsenquerschnitt unterbrochen ist. Durch Versuche unter Druck kann man nachweisen, daß im Innern des Gehäuses federnde Formänderungen auftreten, die den bleibenden Formänderungen gleichgerichtet sind, und daß nach der Deckelseite zu größere Dehnungen entstehen als unten, d. h. an der geschlossenen Ellipse. Eine ideale Gehäuseform wäre nur möglich, wenn man die ge- ■

schlossenen elliptischen Querschnitte ausbilden könnte, * Wie "ϊη '"Abb. 3 und 5 mit gestrichelten Linien angedeutet ist. Um diese gefährliche Unsymmetrie der Formänderun-S gen zu beseitigen, ist der Zapfen 12 an beiden Enden mit Gewinden 28 und 29 versehen, über die je eine mit Innengewinde versehene Kappe 30 und 31 geschraubt ist, die sich an ihrer unteren Seite gegen die Gehäusenaben stützen und zusammen mit dem' Bolzen die dort auftretenden Kräfte aufnehmen. An Stelle von Muttern können auch Schrauben in Gewindebohrungen des Zapfens 12 eingesetzt werden, oder die Verspannung der beiden Wände kann auch durch andere Mittel erfolgen. .

Claims (4)

1. ^! Patentansprüche:

   so . i. Absperrschieber, bei dem .eine

   Durchgangsbohrung und abdichtende Teller auf einem Sektor angeordnet sind, d.er in einem beiderseits der Abdichtungsstelle weit ausladenden Gehäuse angeordnet und auf einer außerhalb des Rohres liegenden Achse drehbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse die Gestalt eines Hohlellipsoids besitzt, an dessen ■ Breitflächen die Rohrstutzen sitzen.
2. 2. Absperrschieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuseseitenwände an der Deckelöffnung durch die Öffnung übergreifende Mittel, z. B. durch Spannbolzen, gegeneinander abgesteift sind.
3. 3. Absperrschieber nach Anspruch 2, ' dadurch gekennzeichnet, daß zur Absteifung der Schwenkzapfen des Sektors dient, der zu diesem Zweck als Spannbolzen ausgebildet ist.
4. 4. Absperrschieber nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Einführung des Sektors in das Gehäuse dienende Deckel auf der der Abdichtungsstelle abgewandten Seite der Sektorachse angeordnet ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen