DE839588C

DE839588C - Absperrschieber mit zwei beweglichen Dichtplatten

Info

Publication number: DE839588C
Application number: DEP4620A
Authority: DE
Inventors: Johann Philippsen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1950-11-23
Filing date: 1950-11-23
Publication date: 1952-05-23

Description

Absperrschieber mit zwei beweglichen Dichtplatten Die gegenwärtig bekannten Absperrschieber für Dampf, Wasser, Benzin, Gas, Petroleum usw. sind dadurch gekennzeichnet, daß in der Regel zwei beweglich angeordnete Dichtplatten, die durch eine senkrecht zur Mittelachse des Schiebers stehende Spindel oder Druckstange, die im allgemeinen im Deckelflansch geführt wird, durch Spreizhebel, Spreizkeile usw. verschiedener Konstruktion gegen die Ein- und Austrittsöffnung gepreßt werden.
Nur der Keilschieber macht davon eine Ausnahme, aber wegen seiner beschränkten Verwendungsfähigkeit soll er nicht betrachtet werden.
Die Spannelemente, die die Dichtplatten gegen die Öffnungen pressen, sind dabei so angeordnet, daß sie immer im Mittelpunkt der Dichtplatten angreifen. Diese Preßart führt zu der Annahme, daß die Schieber auf diese Art und Weise dicht werden, obwohl auf Grund von Beobachtungen und Überlegungen die Annahme angezweifelt werden kann, ganz besonders bei Konstruktionen mit gegossener Dichtplatte und großer Durchflußöffnung.
Bei allen Schiebern dieser Art gilt zunächst die Feststellung, daß die Gefahr der Durchbiegung der Dichtplatten nach Abb. r besteht. Die Gefahr der Durchbiegung ist nicht so groß, wenn es sich hier um kleine Durchflußöffnungen handelt und damit um Dichtplatten mit kleinem Durchmesser. Trotzdem ist die Gefahr des Durchbiegens. gegeben, besonders dann, wenn sieh Undichtheiten am Schieber zeigen und das Bedienungspersonal zur Beseitigung des Fehlers zu zerstörend wirkendem Hilfsmittel greift, um so ein Abdichten des Schiebers zu erzwingen. Diese Tatsache wirkt sich ganz besonders bei Schiebern mit gegossener Dichtplatte und großen Durchflußöffnungen aus. Selbstverständlich kann die Durchbiegung verhindert werden, und die Platten können so dimensioniert werden, daß sie jeder Belastung gewachsen sind, was aber im Verhältnis zur Durchflußöffnung zu ungewöhnlich starken Dichtplatten führt. Dieses bedeutet wieder eine erhebliche Vergrößerung des Gewichtes der Dichtplatten, besonders bei Schiebern mit gegossener Dichtplatte.
Müssen die Dichtplatten gegen die Durchbiegung schon überdimensioniert werden bei einer Temperatur, die keine Änderung des Materialgefüges der Dichtplatten bedeutet, so wird die Notwendigkeit der Überdimensionierung mit Rücksicht auf die Durchbiegung noch bedeutender, wenn die Temperatur des durchfließenden Mediums den Grad erreicht, wo durch die Erwärmung eine Gefügeänderung und die Verformung der Dichtplatte leichter eintritt bzw. eine dauernde bleibt. Im letzteren Fall würde die Dichtplatte bei Entspannung, d. h. Üffnen des Schiebers, in der Stellung nach Abb. i verharren und somit für die Zukunft immer nur mit ihren inneren Kanten zur Anlage kommen, was Un-. dichtheit bzw. Zerstörung der Dichtfläche bedeutet. Um eine vollkommen hermetische Abdichtung zu erzwingen, d. h.,den von der Industrie angestrebten druckfreien Innenraum zu schaffen, müssen außer der Beseitigung der Gefahr des Durchbiegens der Dichtplatten die Dichtflächen vollkommen plan, d. h. eben sein. Ein haarfeiner Riß auf der Dichtfläche macht den Schieber unbrauchbar für Benutzung für Gas, Wasser, Dampf, Benzin, Petroleum usw.
Die Erzeugung einer vollkommen ebenen Dichtfläche ist technisch möglich, selbst bei größten Schiebern. Aber selbst bei Erfüllung dieser Forderung und der Voraussetzung, daß sich die Platten nicht durchbiegen, ist für die Dauer keine Gewähr für eine hermetische Abdichtung gegeben, rganz besonders nicht bei gegossenen Dichtplatten. Die Erfahrung zeigt, daß das Material arbeitet, besonders frischer Guß und besonders dann, wenn die Dichtplatten mit Rippen und Nocken versehen sind. Auch bei Dichtplatten aus geschmiedetem und gewalztem Material ist diese Gefahr vorhanden und wird auch nicht durch Überdimensionierung überwunden. Eine Dichtplatte, die gegen die Gefahr des Durchbiegens überdimensioniert sein muß, ist nicht mehr so elastisch, daß sie, von ihrem Mittelpunkt aus angepreßt, sich so vollkommen auf ihre Unterlage, d. h. auf die Dichtfläche, auflegt, @diäß sie eine hermetische Abdichtung ergibt. Wenn man bedenkt, daß, wie erwähnt, ein haarfeiner Riß auf der Dichtfläche genügt, um den Schieber unbrauchbar zu machen, so kann man damit sagen, die Dichtflächen müssen saugend aufeinanderliegen, denn nur wenige hundertstel Millimeter Luft zwischen den Dichtflächen genügt, um den Schieber als unbrauchbar zu bezeichnen. Um diese Möglichkeit auszuschließen, müssen also die Dichtflächen wie zwei Endmaße, die man aufeinanderschieben kann und die dann wie festgeklebt aneinanderhaften, ausgeführt sein. Es darf wohl als bekannt vorausgesetzt werden, daß derartige Endmaße, um ein Verziehen zu vermeiden (was ja ein Aneinanderkleben unmöglich macht), aus einem Material gefertigt wird, das durch jahrelanges natürliches oder künstliches Altern jeden Verzug ausschließt. Dieses Albern des Materials wird in keinem Fall weder bei gegossenem noch bei gewalztem Dichtplattenmaterial angewandt. Ein einfaches Glühen und Entspannen genügt nicht, sofern es überhaupt durchgeführt wird. Im allgemeinen werden -die gegossenen Dichtplatten, die in der Gießerei nach dem Putzen geglüht werden, der Bearbeitungswerkstatt zugeführt, wo sie ohne jede Wärme oder Entspannungsbehandlung auf Fertigmaß gearbeitet werden. Werden die Dichtflächen hart gepanzert, so werden die Dichtplatten wohl gewissen Wärmeprozessen ausgesetzt, die aber keine Entspannung im dargelegten Sinn darstellen. Da es sich bei der Hartmetall panzerung um zwei verschiedene Metalle, d. h. Grundmaterial und Hartmetall mit verschiedenenAusdehnungskoeffizienten, handelt, besteht die Gefahr, daß die Spannungen nur noch erhöht werden und im Laufe der Zeit zur Auswirkung kommen. Das gleiche gilt für Dichtplatten aus gewalztem oder geschmiedetem Material, ganz gleich, ob sie mit oder ohne Nocken und Rippen versehen sind. Der Vergleich mit den erwähnten Endmaßen scheint übertrieben, ist es aber nicht. Bei einer verzogenen Dichtplatte, gleichgültig ob sie überdimensioniert ist oder nicht, ist bei zentraler Anpressung keine Gewähr für eine hermetische Abdichtung gegeben, denn es werden immer nur die höchsten Punkte der Dichtfläche zur Anlage kommen, dabei muß noch erwähnt werden, daß der Verzug auch für das Durchgangsgehäuse gilt.
Im allgemeinen kann man sagen, der Schieber ist nur während des Einschleifens in der Montage und einige Zeit nach seiner Ablieferung im Lager dicht. Nach einiger Zeit der Lagerung ist dieses nicht mehr der Fall. Daß es so ist, beweist die Tatsache, daß Schieber, die nach der Montage auf dem Prüfstand für gut befunden wurden, einige Zeit nach der Lagerung Stück für Stück undicht waren und nachgearbeitet wurden, was nur als eine Folge des inzwischen stattgefündenen Verziehens bezeichnet werden kann und was bei Schiebern mit gegossener Dichtplatte ganz besonders auffallend ist. Diese Tatsache tritt nicht immer so offensichtlich in Erscheinung, weil die Schieber von der Montage züm Prüfstand kommen. Für gut befunden, kommen sie auf die Baustelle, und ein erneutes Prüfen findet nicht statt. Erst wenn die Leitung in Betrieb genommen ist, stellt man die Undichtheiten fest. In dieser Zeit, oft Wochen und Monate, ist ein Verziehen eingetreten, und nicht Rost und Rückstände von der Montage führen die Undichtheiten herbei, sondern der Verzug der Dichtplatten.

Alle diese Erscheinungen, die zu den Undichtheiten führen, könnten mit Sicherheit überwunden werden, wenn man die Abdichtung so vornehmen könnte,. wie man ein Rohrende abzudichten pflegt (Abb. 2). In diesem Fall würde die Flanschstärke a nur nach den inneren Druckverhältnissen bestimmt

werden, w@ihrend die rund um die Dichtfläche ver-

teilten Schrauben, selbst bei verzogener Platte die

7?lastizitiit des Flansches ausnutzend, in jedem Fall

die Dichtfläche des Flansches zur Anlage bringen.

Die Sicherheit der gegenseitigen Anpressung der

Dichtflächen würde noch in jedem Fall gesteigert

@@ercien, wenn die Anzugsschrauben unmittelbar in

der Mitte der Dichtfläche angreifen würden

(:11>b. 3).

Abgesehen von der Unmöglichkeit einer Abdich-

tung mit lfilfe von Schrauben nach Abb.2 und 3

ini Innern eines Schiebergehäuses stellt auch die

1rt der Sclii-atilwnaiior(iiitttig nach Abb.3 mitRück-

sicht auf (las Verhältnis von Schraubendurchmesser

Und I )ichtflächenbreite keine ausführbare Konstruk-

tion dar Lind soll für weitere Darlegungen auch nur

zur \'eranschatilichung des Prinzips dienen, gemäß

dem (lie Einleitung der Anpreßkraft im Mittelpunkt

vrni Dichtplatten vermieden und durch Anordnung

von mehreren, über die Dichtringfläche verteilten

Druckpunkten ersetzt wird. Die Platte biegt sich

(tann nicht unter dem Einfluß der Anpreßkraft

durch, sondern kommt mit ihren Rändern flach und

saugend auf den Dichtsitz zu liegen. Sie kann dann

außerdem (liinii und elastisch ausgeführt werden, so

(laß sie sich der Sitzfliiclie besser anschmiegen kann.

lin nachfolgenden soll ntni eine Konstruktion be-

schriebenwerden, die einen Schieber mit zwei be-

N\-egliclieii Absperrplatten und dem Spannprinzip

nach Abb. 3 -zeigt. Bei @(ler erfindungsgemäßen Kon

struktion i@ird die Spindelkraft zunächst mittels

eines Druckstückes zwischen zwei Keilflächen in

zwei radial gerichtete Kräfte zerlegt, die durch ein

Keil- wi(1 Ilellelsysteni in mehrere gleich große,

radiale Kräfte weiter zerlegt und durch Keile oder

l#Zleminl).ickeii, die am Rande der Dichtplatten zwi-

schen diesen angeordnet sind, in Anpreßkräfte um-,

gewandelt werden.

Die Abb. 4 und 5 stellen zwei Scliiel)er nach der

erfindungsgemäßen Konstruktion dar. Bei . den

Schiebern nach Abb..I sind die Dichtplatten in

einem 1'lattenlialter mit Leitrohr eingebaut.

An einer I )ruckspindel oder Druckstange i, an

deren innerem Ende ein Schlitz eingearbeitet ist,

befindet sich eine kreisrunde Scheibe oder zwecks

Verininderting der Flächenpressung eine leicht ab-

gerundete Platte 2, die sich frei und druckausglei-

chend nach zwei Seiten hin bewegen kann. Soll der

Scliielx r geschlossen werden, so senkt sich die ganze

Illtietrpartie in den Innenraum des Gehäuses. Sobald

(las Leitrohr oder die Dichtplatte selbst auf den

festen _\ti.schlag stößt und die Spindel oder Druck-

stange weiterhin kraftausübend auf die Platte 2

wirken, senkt sich damit die Platte 2 weiter, bis

sie auf die Keilflächen der Teile 3, die auf Nocken 6

an den Schieberplatten aufliegen, zur Anlage

koninit. I)ei weiterer Kraftausübung der Spindel

oder Druckstange verschieben sich die Teile 3 in

radiale Richtung nach außen und drücken auf die

Spannelemente 4. Diese Spannelemente haben an

ihrem äußeren Ende lialllzylinderförmige Druck-

backen, die sich wie ein Keil zwischen die beiden

1)iclitplatteii 3 schieben. Die Druckstellen dieser

Backen werden unmittelbar auf der Mittellinie der Dic'htfläcben wirksam. Da die Anpreßstellen je nach Konstruktion an beliebig vielen Punkten und in gleichmäßigen Abständen zur Anlage kommen, so wirken sie wie die Schrauben an der Flanschverbindung nach Abb. 3.

Da bei Ausführung dieser Konstruktion eine Überdimensionierung der Dichtplatten überflüssig wird und dieselben nur noch den normalen Druckverhältnissen entsprechen brauchen, somit also im Gegensatz zu den bisher üblichen Konstruktionen erheblich schwächer werden und damit auch elastischer sind, so «erden sie bei eventuellem Verzug dem Anpreßdruck der einzelnen Backen nachgeben und auf jeden Fall auf idie Dichtfläche gedrückt, denn die Konstruktion stellt einen Spannungsausgleich her, und darum muß jede einzelne Backe des Spannelements .4 im Bereich ihrer Druckstelle , die Dichtplatten zur Anlage bringen. Die Bewegung der Spindel oder Druckstange kann so lange ohne' ernsthaften Widerstand fortgesetzt werden, bis jede der Druckbacken zur vollen Anlage gekommen ist und zur Ausübung ihrer Funktion sich eingeordnet 'hat. Ist dieses geschehen, :so wird die Druckspindel oder Stange einen ernsthaften Widerstand finden, der aber bei der hohen Anpreßkraft infolge der Übersetzung im Gegensatz zu der bisher üblichen aufzuwendenden Anpreßkraft leicht über--,vunden wird und die Gewähr bietet, daß die Dichtplatten statt wie bisher von einem jetzt von acht Punkten, je nach Konstruktion, mit der notwendigen Anpreßkraft unmittelbar auf die Dichtfläche gepreßt werden. Dabei ist zu bemerken, daß ein Verschieben oder Klemmen der einzelnen Spannelemente vollkommen ausgeschlossen ist.
Zu der Höhe des Anpreßdruckes je Anpreßbacke ist zu sagen, daß wir bei der Anlegung eines Kräfteplanes erkennen, daß trotz der vielfachen Anpressurngsstellen die Kräfte an der einzelnen Druckbacke infolge der Übersetzung größer als ein Bruchteil des eingeleiteten Druckes sind. Wenn z. B. nach der bisher üblichen Anpreßmethode in der Mitte der Dichtplatte ein Anpreßdruck von 80oo kg erzeugt wurde, so wird mit der dargestellten Konstruktion mit acht Anpreßstellen nicht nur ein Anpreß@druck von ioookg je Anpreßidruckstelle auf der Mittellinie der Dichtfläche, sondern erheblich mehr erzielt, so @daß mit Sicherheit die Platte zur Anlage kommen 1>zw. den eventuellen Verzug in der Platte zum Ausgleich bringen kann.
Es ist natürlich eine Frage der Konstruktion und der Anforderung an den Schieber, die Zahl der Anpreßbacken zu bestimmen. Sie kann 3, 4, 6, 8 usw. betragen. Auch die Form der Backen kann verschieden gewählt und konstruiert werden. Im dargestellten Fall sind sie im Querschnitt halbzylinderförmig und zur Verringerung der Flächenpressung lä,nigli.ch ausgebildet; zwecks Vermeidung von Eindrücken ist die Backe und ihre Gegendruckfläche im Bereich der Anpreßfläche mit einer Hartmetallschicht versehen.
Soll der Schieber geöffnet werden, so hebt sich die Platte 2 zunächst von Teil 3 ab. Die Dichtplatten sind dann vollkommen vom Anpreßdruck von der Spindel her befreit. Die Platten brauchen nicht l)ei vollem Anpreßdruck über die Dichtflächen gezogen werden. Nur die Dichtplatte an der Austrittseite wird vom inneren Druck belastet, was aber leim Öffnen des Schiebers keinen erheblichen Kraftaufwand bedeutet und keine Gefahr des Fressens der Dichtflächen mit sich bringt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: r. Absperrschieber mit zwei beweglichen Dichtplatten, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindelkraft mittels eines Druckstückes zwischen zwei Keilflächen in zwei radial gerichtete Kräfte zerlegt wird, die durch ein Keil- und flehelsystem in Pnehrere gleich große, radiale Kräfte weiter zerlegt und durch Keile oder Klemmbacken, die am Rand der Dichtplatten zwischen diesen angeordnet sind, in Anpreßkräfte verwandelt werden.
2. Absperrschieber nach ;'Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der Anpreßdrücke der Keil- oder Klemmbacken zwischen den Dichtplatten weit größer ist als die Spindelkraft.
3. Absperrschieber nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckstück an der Spindel aus einer kreisrunden oder einer an den Druckflächen leicht al>geruiiidet-en Platte bestehet. d. Absperrschieber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die kreisrunde oder an den Druckflächen leicht abgerundete Platte in einem Käfig an der Spindel gehalten ist. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 584o26, 6o5 55o.