DE9312095U1

DE9312095U1 - Absperreinrichtung für eine gasführende Leitung

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Publication number: DE9312095U1
Application number: DE9312095U
Authority: DE
Original assignee: RHEINAUER MASCH ARMATUREN
Current assignee: RHEINAUER MASCH ARMATUREN
Priority date: 1993-08-13
Filing date: 1993-08-13
Publication date: 1993-10-28
Anticipated expiration: 2003-08-14
Also published as: DE4425980C2; DE4425980A1

Description

Absperreinrichtung für eine gasführende Leitung

Die Erfindung betrifft eine Absperreinrichtung für eine gasführende Leitung, bestehend aus einem Gehäuse mit einem Einlaß und einem Auslaß, einem zwischen diesen beweglich gelagerten Sperrglied, das mittels einer Betätigungsvorrichtung zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung verstellbar ist, und zumindest einer zwischen dem Sperrglied und dem Gehäuse angeordneten Dichtung.

Eine Absperreinrichtung der genannten Art kann beispielsweise als- Absperrschieber ausgebildet sein und dient dazu, den Einlaß gegenüber dem Auslaß einwandfrei zu verschließen. Das Sperrelement des Absperrschiebers, d.h. die Abschlußplatte, besteht üblicherweise aus Stahl oder Grauguß und weist einen mit einem Durchlaß versehenen Abschnitt sowie einen Abschnitt mit einem Vollquerschnitt auf. Die Abschlußplatte kann im wesentlichen senkrecht zu der gasführenden Leitung bewegt werden, so daß wahlweise einer der beiden Abschnitte in den Querschnitt der Leitung

gebracht werden kann. Der mit dem Durchlaß versehene Abschnitt ermöglicht eine Gasströmung innerhalb der Gasleitung, während der Abschnitt mit dem Vollquerschnitt den Leitungsquerschnitt vollständig sperrt, wobei üblicherweise zumindest eine Dichtung zwischen der Abschlußplatte und dem Gehäuse notwendig ist. Es sind jedoch auch Ausführungen bekannt, bei denen auf entgegengesetzten Seiten der Abschlußplatte jeweils eine Dichtung, vorzugsweise eine Ringdichtung angeordnet ist. Darüber hinaus ist es notwendig, die in das Gehäuse hineinführende Betätigungsvorrichtung gegenüber dem Gehäuse abzudichten, um sicher zu verhindern, daß das Gas nach außen austritt.

Um eine sichere Dichtwirkung zu erzielen, ist es vorteilhaft, eine Dichtung aus einem möglichst elastischen Kunststoff zu verwenden. Aufgrund der Verstellbewegung der Abschlußplatte, die im wesentlichen senkrecht zur Dichtfläche der Dichtung erfolgt, unterliegt die Dichtung jedoch einer hohen mechanischen Belastung und einem starken damit verbundenen Abrieb, so daß die Dichtigkeit über eine längere Gebrauchsdauer nicht gewährleistet ist. Die gleichen Probleme tauchen auf, wenn als Absperreinrichtung ein Kugelhahn verwendet wird, dessen Sperrglied eine Kugel ist.

Es ist versucht worden, statt einer Kunststoff-Dichtung eine Dichtung aus einem metallischen Werkstoff zu verwenden. Dies bringt zwar Vorteile im Hinblick auf die Festigkeit und somit die Standzeit der Dichtung mit sich, die Dichtwirkung ist jedoch aufgrund der geringen Verformbarkeit einer Metalldichtung nicht so gut wie bei einer Kunststoffdichtung. Darüber hinaus kann eine Metalldichtung bei größeren Temperaturschwankungen relativ großen Wärmedehnungen unterliegen, was sich nachteilig auf die Dichtwirkungen auswirken kann. Da jedoch die Metalldichtung unter dem Aspekt der Stabilität äußerst vorteilhaft ist, ist durch aufwendigen Maßnahmen versucht worden,

— &Ogr;&Igr; die Dichtwirkung der Metalldichtung zu erhöhen. Auf diese Weise ist eine Metalldichtung relativ aufwendig in der Herstellung und somit kostenintensiv.

Es hat sich darüber hinaus gezeigt, daß in dem in der Leitung beförderten Gas häufig Schmutzpartikel mitgeführt werden, die auf die Dichtfläche zwischen der Dichtung und der Abschlußplatte gelangen können, wodurch dort ein erhöhter Abrieb auftreten kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abschlußeinrichtung der genannten Art zu schaffen, bei der die zwischen dem Sperrglied und dem Gehäuse angeordnete Dichtung kostengünstig herstellbar ist und über längere Zeit eine gute Dichtwirkung gewährleistet.

Diese Aufgabe wird bei einer Absperreinrichtung der genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Dichtung einen metallischen Kern, der mit einem Überzug aus einem elastischen Kunststoff-Material versehen ist, und zumindest ein Abstreifelement aufweist, das auf der der gasführenden Leitung zugewandten Seite der Dichtung angeordnet ist und mit der Oberfläche des Sperrglieds in Anlage steht.

Bei einer derartigen Dichtung, die vorzugsweise als Ringdichtung ausgebildet ist, sind den einzelnen Bauteilen unterschiedliche Funktionen zugeordnet. Die Steifigkeit der Ringdichtung wird im wesentlichen durch den metallischen Kern bestimmt, der die Verformbarkeit der Dichtung als Ganzes stark beeinflußt und eine Verlagerung der Dichtung infolge der Stellbewegung der Abschlußplatte verhindert hat. Der metallische Kern, der vorzugsweise aus Rotguß besteht, stabilisiert darüber hinaus den ihn umgebenden Überzug aus einem elastischen Kunststoff-Material, beispielsweise allgasbeständigem Perbunan. Der Kunststoff-Überzug, der mit der Abschlußplatte über seine

allgasbeständigem Perbunan. Der Kunststoff-Überzug, der mit der Abschlußplatte über seine Dichtfläche in Anlage kommt, gewährleistet aufgrund seiner Verformbarkeit eine hohe Dichtwirkung zwischen diesen Bauteilen. Wenn die Abschlußplatte bei ihrer Stellbewegung Verformungskräfte auf die Dichtung ausübt, werden diese über den Überzug auf den metallischen Kern abgeleitet und dort aufgenommen. Der Kern verhindert dabei aufgrund seiner hohen Stabilität übermäßige Verformungen der Dichtung.

Das Abstreifelement, das vorzugsweise von einem mit dem Überzug verbundenen Abstreifring gebildet ist, liegt ebenfalls an dem Sperrglied, d.h. der Abschlußplatte der Absperreinrichtung an. Wenn die Abschlußplatte verschoben wird, werden die im Gasstrom mitgeführten Schmutzpartikel, die sich auf der Oberfläche der Abschlußplatte abgesetzt haben, mittels des Abstreifrings abgestreift, wodurch ihr Eintreten auf die Dichtfläche zwischen der Dichtung und Abschlußplatte verhindert wird.

Der metallische Kern, der Überzug aus einem elastischen Kunststoffmaterial und der Abstreifring gewährleisten im Zusammenwirken eine hohe Dichtwirkung über einen langen Zeitraum.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Dichtung in eine Nut des Gehäuses eingesetzt ist. Die Dichtung kann in der Nut gegebenenfalls zusätzlich befestigt sein, üblicherweise dürfte die Steifigkeit des metallischen Kerns jedoch ausreichen, ein radiales Wandern der Dichtung in der Nut sowie ein Herausziehen aus dieser zu verhindern.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Dichtung an dem ihrer Dichtfläche entgegensetzten Ende eine Ausnehmung aufweist. Auf diese Weise ist der Dichtung an ihrem hinteren Ende ein hohe Flexibilität verliehen und

es ist genügend Platz geschaffen, daß die Dichtung an ihrem hinteren Ende bei Verformung der vorderen Dichtfläche ausweichen kann.

Der Abstreifring kann aus jedem ausreichend harten Material bestehen, das über eine lange Gebrauchsdauer ein Abstreifen der Schmutzpartikel gewährleistet. Vorzugsweise besteht der Abstreifring jedoch aus einem metallischen Werkstoff, beispielsweise Rotguß.

Um die Verformung der Dichtung senkrecht zur Dichtfläche zu begrenzen, kann neben der Dichtung ein Stützring vorgesehen sein, der am Gehäuse festgelegt ist. Falls die Abschlußplatte in ihrer Schließstellung auf ihren beiden entgegengesetzten Seiten mit einem unterschiedlichen Gasdruck beaufschlagt wird, kann es zu einer Verschiebung der Abschlußplatte senkrecht zu ihrer Plattenebene kommen, wodurch die Dichtungen stark beansprucht werden. Die Bewegung der Abschlußplatte wird durch ihre Anlage an den Abstützring begrenzt, so daß verhindert ist, daß auf die Dichtung übermäßige Verformungskräfte ausgeübt werden.

Um die Elastizität der Dichtung trotz des Vorhandenseins des Stützrings zur Erhöhung der Dichtwirkung nutzen zu können, sollte die Abschlußplatte erst nach einem vorbestimmten Verschiebungsweg gegen den Abstützring auflaufen. Dies wird erfindungsgemäß dadurch ereicht, daß die dem Sperrglied, d.h. der Abschlußplatte zugewandte Stützfläche des Stützrings gegenüber der Dichtfläche der Dich-0 tung um ein geringes Maß von der Abschlußplatte zurückgesetzt ist. Der Stützring dient gleichzeitig der Führung des Sperrelementes während dessen Bewegung zwischen der Schließ- und Öffnungsstellung.

Vorzugsweise ist der Stützring auf der der gasführenden Leitung abgewandten Seite der Dichtung angeordnet, wobei er gegebenenfalls in direkter Anlage mit dieser stehen

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kann. Auf diese Weise kann die Dichtung in ihrer Soll-Lage auch durch den Abstützring weiter stabilisiert werden.

Für die Herstellung der Dichtung wäre es möglich, die Einzelteile, d.h. den Kern, den Überzug und den Abstreifring jeweils einzeln auszubilden und nachträglich zu einer Dichtung zusammenzubauen. Es hat sich doch bewährt, den Kern, den Überzug und den Abstreifring als Spritzguß-Verbundteil herzustellen, wobei der Kern und der Abstreifring in der Spritzform positioniert und anschließend mit dem Kunststoffmaterial des Überzuges umspritzt und zu einem einheitlichen Bauteil verbunden werden.

Im Vorstehenden wurde die Erfindung anhand eines Absperrschiebers mit einer Abschlußplatte erläutert. In gleichwirkender Weise kann die Erfindung jedoch auch bei einem Kugelhahn vorgesehen sein, dessen Sperrglied von einer drehbar gelagerten Kugel gebildet ist.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung ersichtlich. Es zeigen:

Figur 1 einen Vertikalschnitt durch einen Absperrschieber,

Figur 2 das Detail II aus Figur 1 in vergrößerter Darstellung,

Figur 3 einen Kugelhahn mit einer Dichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung und
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Figur 4 eine Detaildarstellung einer weiteren Ausführungform der Erfindung.

Gemäß Figur 1 weist ein Absperrschieber 10 zwei koaxial angeordnete Rohrstutzen 13 und 14 auf, die jeweils mit dem Ende einer nicht dargestellten gasführenden Leitung verbindbar sind. Der gemäß Figur 1 rechte Rohrstutzen 13 bildet einen Einlaß 11 für den Absperrschieber 10, während der anderen Rohrstutzen 14 einen Auslaß 12 bildet. Die beiden Rohrstutzen 13 und 14 sind über ein gemeinsames Gehäuse 15, mit dem sie verschweißt sind, miteinander einstückig verbunden. Das Gehäuse 15 ist an seinem unteren Ende mittels eines Deckels 16 fluiddicht verschlossen Auch am oberen Ende ist ein Deckel 17 fluiddicht eingesetzt,

der jedoch von einer drehbar gelagerten Stellwelle 18 fluiddicht durchdrungen ist, die an ihrem oberen Ende über eine Kupplung 19 mit einem nicht-dargestellten Drehantrieb koppelbar ist.

Zwischen den einander zugewandten Stirnflächen der Rohrstutzen 13 und 14 ist eine Abschlußplatte 20 verschiebbar angeordnet, die über jeweils eine Ringdichtung 3 0 gegenüber den Rohrenden abgedichtet ist. Die Abschlußplatte 20 weist einen unteren Abschnitt 20a mit einem Durchlaß 20b sowie einen oberen Abschnitt 20c mit einem Vollquerschnitt auf. An ihrem oberen Ende 20d steht die Abschlußplatte 20 über ein Gewinde 20e mit einem Gewindeabschnitt 18a der Stellwelle 18 in Eingriff. Wenn die Stellwelle 18 mittels des nicht-dargestellten Drehantriebs von der Außenseite des Gehäuses 15 über die Kupplung 19 in Drehung versetzt wird, kann die Abschlußplatte 2 0 aufgrund ihrer verschiebbaren, jedoch drehfesten Anordnung gemäß Figur 1 vertikal verfahren werden. Auf diese Weise kann zwischen den beiden Rohrstutzen 13 und 14 wahleise entweder der Abschnitt 20a mit dem Durchlaß 20b, der eine Gasströmung in dem Absperrschieber ermöglicht, oder der Abschnitt 20c angeordnet werden, der die Verbindung zwischen den Rohrstutzen 13 und 14 vollständig unterbindet. In einer Schließstellung liegt die Abschlußplatte 20 mit

unterbindet. In einer Schließstellung liegt die Abschlußplatte 20 mit ihrem Abschnitt 20c beidseitig jeweils an den Ringdichtungen 30 an, die ein Austreten von Gas aus der Leitung bzw. den Rohrstutzen 13 und 14 verhindern. 5

Die Ringdichtungen 30 sind in Figur 2 im Detail dargestellt. Jede Ringdichtung 30 weist einen metallischen Kern 31, vorzugsweise aus Rotguß auf, der von einem Überzug 32 aus einem elastischen Kunststoff-Material, vorzugsweise allgasbestandigem Perbunan umgeben ist. Auf der der gasförmigen Leitung zugewandten Seite der Dichtung 3 0 ist in das Kunststoff-Material des Überzugs 32 ein metallischer Abstreifring 3 3 eingebettet, der vorzugsweise ebenfalls aus Rotguß besteht.

An der Stirnseite jedes Rohrstutzens 13 bzw. 14 ist eine Ringnut 13a bzw. 14a ausgebildet, in die die Ringdichtung 30 eingesetzt ist. Die Ringdichtung 30 steht aus der Ringnut 13a bzw. 14a vor, wobei die vorstehende Dichtungsfläche 30c mit der Oberfläche der Abschlußplatte 20 in Anlage steht. Die vordere Kante des Abstreifrings 33 liegt dabei mit der Dichtfläche 30c etwa in einer Ebene.

Auf der der Dichtfläche 30c abgewandten, am Boden der Ringnut 13a bzw. 14a angeordneten Seite ist die Ringdichtung 30 mit einer Ausnehmung 3 2a versehen, die eine Verschiebung des inneren Endes der Ringdichtung 3 0 in Nutquerrichtung ermöglicht, wenn auf die Ringdichtung 3 0 über die Dichtfläche 3 0a eine normale Kraft ausgeübt wird. 30

Auf der der gasförmigen Leitung abgewandten Seite der Ringdichtung 30 ist an der Stirnseite jedes Rohrstutzens 13 bzw. 14 ein Stützring 34 festgelegt, der vorzugsweise aus Metall besteht und mit einer Seitenkante an der Ringdichtung anliegt und somit einen Teil der Nutwand bildet. Die der Abschlußplatte 20 zugewandte Stützfläche 34a des Stützrings 34 ist gegenüber der Dichtfläche 30a der Ring-

— &agr;&idigr; dichtung 3 0 um ein geringes Maß von der Abschlußplatte 2 0 zurückgesetzt. Der Stützring 34 dient als Auflager für die Abschlußplatte 20 in dem Fall, daß diese aufgrund eines unterschiedlichen Gasdrucks in der Rohrstutzen 13 bzw. 14 gegen einen der Ringdichtungen 30 gedrückt wird. Um ein übermäßiges Zusammendrücken der Ringdichtung zu verhindern, kommt die Abschlußplatte 2 0 nach einer vorbestimmten seitlichen Bewegung mit der Stützfläche 34a des Stützrings 34 in Anlage, wodurch sie an einer weiteren seitlichen Verschiebung gehindert ist.

In Figur 3 ist die Anwendung einer erfindungsgemäßen Dichtung bei einer Absperreinrichtung in Form eines Kugelhahns dargestellt. Der Sperrkörper, d.h. die Kugel 41 kann in nicht näher dargestellter Weise innerhalb eines Gehäuses 42 gedreht werden, wodurch wahlweise eine Schließ- oder eine Öffnungsstellung für eine gasführende Leitung erreicht werden kann. Die Kugel 41 ist gegenüber dem Gehäuse 42 mit einer Ringdichtung 4 3 abgedichtet, die einen metallischen Kern 44 aufweist, der mit einem Überzug 45 aus einem elastischen Kunststoff-Material versehen ist. Auf der der Gehäuseinnenseite, d.h. der gasführenden Leitung zugewandten Seite ist in das Material des Überzugs 45 ein Abstreifring 46 aus Metall eingebettet, der das Eindringen von Schmutzpartikeln auf die Dichtfläche zwischen der Dichtung 43 und der Kugel 41 verhindert.

Neben dem Abstreifring 46 ist ein Stützring 47 am Gehäuse angebracht, der in oben geschilderter Weise eine über-0 mäßige Verlagerung der Kugel 41 infolge einer einseitigen Gasdruckbelastung verhindert.

Figur 4 zeigt eine spezielle Ausgestaltung der Dichtfläche 55 einer erfindungsgemäßen Ringdichtung 50. Die Ringdichtung 50 weist den genannten Aufbau mit einem metallischen Kern 52 und einem Überzug 53 aus einem elastischen Kunststoff-Material auf und ist in eine Nut 51a

-&Igr;&Ogr;&Igr; eines Gehäuses 51 eingesetzt. Mit ihrer Dichtfläche 55 liegt sie an einem Sperrglied 54 an. In der Dichtfläche 55 ist eine Ausnehmung 56 ausgebildet, so daß zwischen dem Überzug 53 der Ringdichtung 50 und dem Sperrglied 54 keine vollflächige Anlage sondern eine Anlage über mehrere Teilflächen erreicht ist. Auf diese Weise kann die Dichtung sich an ihrer Dichtfläche 55 dem Sperrglied 54 bei dessen Bewegung besser anpassen und eine gute Dichtwirkung gewährleisten.

Claims

Schutzansprüche

Absperreinrichtung für eine gasführende Leitung, bestehend aus einem Gehäuse mit einem Einlaß und einem Auslaß, einem zwischen diesen beweglich gelagerten Sperrglied, das mittels einer Betätigungsvorrichtung zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung verstellbar ist, und zumindest einer zwischen dem Sperrglied und dem Gehäuse angeordneten Dichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (30) einen metallischen Kern (31), der mit einem Überzug (32) aus elastischem Kunsstoff-Material versehen ist, und zumindest ein Abstreifelement (33) aufweist, das auf der der gasführenden Leitung (13,14) zugewandten Seite der Dichtung (30) angeordnet ist und mit der Oberfläche des Sperrglieds (20) in Anlage steht.
2. Absperreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung eine Ringdichtung ist.
3. Absperreinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (30) in eine Nut (13a, 14a) des Gehäuses (13, 14) eingesetzt ist.
4. Absperreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (3 0) an dem ihrer Dichtfläche (30a) entgegengesetzten Ende eine Ausnehmung (32a) aufweist.
5. Absperreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug (32) aus allgasbeständigem Perbunan besteht.
6. Absperreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstreifelement ein mit dem Überzug (32) verbündender Abstreifring (33) ist.
7. Absperreinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstreifring (33) aus einem metallischen Werkstoff, beispielsweise Rotguß besteht.
8. Absperreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß neben der Dichtung (30) ein Stützring (34) angeordnet ist.
9. Absperreinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Sperrglied (20) zugewanndte Stützfläche (34a) des Stützrings (40) gegenüber der Dichtfläche (30a) der Dichtung (30) um ein geringes Maß von dem Sperrglied (20) zurückgesetzt ist.
10. Absperreinrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch

gekennzeichnet, daß der Stützring (34) auf der der gasführenden Leitung (13, 14) abgewandten Seite der Dichtung (30) angeordnet ist.
11. Absperreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

10, dadurch gekennzeichnet, daß der metallische Kern (31), der Überzug (32) und der Abstreifring (33) ein Spritzguß-Verbundbauteil bilden.
12. Absperreinrichtung nich einem der Ansprüche 1 bis

11, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (50) auf ihrer Dichtfläche (55) mit einer Ausnehmung (56) versehen ist.
13. Absperreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

12, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrglied eine Abschlußplatte (20) eines Absperrschiebers (10) ist.
14. Absperreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrglied eine Kugel eines Kugelhahns ist.