DE975163C - Schieber mit planparalleler Schieberplatte und axial verschiebbarem Dichtring - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Schieber mit einer dünnen, planparallelen, an der der Spindel abgekehrten Seite flach keilförmig auslaufenden Schieberplatte zwischen zwei Dichtsitzen, wovon mindestens einer mit einem aus elastischem, gummiartigem Material bestehenden und axial verschiebbaren Dichtring versehen ist, der federnd in Richtung auf den anderen Dichtsitz gedrückt wird, wobei der an der Zuströmseite liegende Dichtring über eine Membran mit dem Gehäuse verbunden ist und durch den Zuströmdruck in Richtung auf die Schieberplatte beaufschlagt wird. Dabei wird der Dichtring bei geschlossenem Schieber gegen die Schieberplatte und bei offenem Schieber gegen einen anderen Dichtring gepreßt. Hierbei wird jedoch noch kein dichter Abschluß bewirkt, weil der vom Medium ausgeübte Druck auf den Dichtring nicht genügend groß ist und vor allem für den Dichtring nicht ein genügend elastisches Material verwendet wird. So muß das Anpressen des Dichtringes gegen die Schieberplatte durch von außerhalb des Schiebergehäuses betätigte, mechanisch wirkende Druckstücke, wie Druckschrauben, erfolgen. Außerdem ist in den Zwischenstellungen der

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Schieberplatte der die Betätigungsvorrichtung enthaltende Gehäuseraum nicht gegen die zu steuernde Flüssigkeit abgedichtet.

Gemäß der Erfindung werden die aufgezeigten Nachteile dadurch vermieden, daß der Dichtring so elastisch verformbar ist, daß er die Betätigungsvorrichtung bei allen Schieberstellungen gegen die zu steuernde Flüssigkeit abdichtet.

Bei teilweise offenem Schieber legt sich der ίο Dichtring teilweise gegen das Gehäuse bzw. gegen den anderen Dichtring und teilweise gegen die Schieberplatte, die Schieberplattenkante dicht umschließend, und bei geschlossenem Schieber nur gegen die Schieberplatte an. Vorzugsweise wird nur der an der Zuströmseite befindliche Dichtring mittels einer biegsamen Membran mit dem Schiebergehäuse verbunden. Die vom Flüssigkeitsdruck beaufschlagbare Membranfläche wird nach praktischen Erfordernissen gestaltet. Die Membran kann im Gehäuse in an sich üblicher Weise durch Einklemmen ihres äußeren Umfanges befestigt sein. Dieser Rand und der Zwischenraum, in dem er eingeklemmt wird, können einen üblichen schwalbenschwanzförmigen oder ähnlichen Querschnitt haben. Der Dichtring kann mit der Membran aus einem Stück bestehen. Ist der Dichtring an seinem äußeren Umfang im Gehäuse geführt und ein Zwischenraum zwischen Membran und Gehäuse gelassen, um die Bewegung der Membran zu ermöglichen, so ist der Zwischenraum mit dem die Betätigungsvorrichtung enthaltenden Gehäuseraum verbunden. Wahlweise können auch der Dichtring und die Membran in anderweitig bekannter Weise aus getrennten Teilen hergestellt und die Teile so angeordnet werden, daß der Federdruck sie normalerweise in gegenseitiger Berührung hält. Sollte Flüssigkeit in den Aufnahmeraum des Schiebergehäuses für die Betätigungsvorrichtung eingetreten sein und steigt ihr Druck infolge von Temperaturschwankungen über ein bestimmtes Maß, so kann der Überdruck nach der Abströmseite zwischen dem Dichtring und der Membran hindurch entspannt werden.

Ist nur ein federbelasteter Dichtring vorgesehen, so muß der Durchfluß immer in der gleichen Richtung erfolgen, da der Dichtring immer an der Zuströmseite liegen muß. Die Gegenfläche kann eine Fläche am Gehäuse selbst oder ein weiterer elastischer Ring sein, der in bekannter Weise einfach oder unter Federdruck in einer Nut des Schiebergehäuses angeordnet ist.

Das Material für Membran und Dichtring wird im allgemeinen Gummi oder synthetischer Kautschuk sein, wobei die genauen Eigenschaften und Elastizitätswerte von der Art und dem Druck der zu steuernden Flüssigkeit (beispielsweise flüssiger Kohlenwasserstoff) abhängen. Die Schieberplatte besteht wie üblich aus poliertem Metall. Ist lediglich an einer Seite ein Dichtring vorgesehen, so wird die Schieberplatte auf dieser Seite abgeschrägt; wird dagegen auf beiden Seiten ein Dichtring verwendet, so wird zweckmäßig eine Abschrägung auch an der anderen Seite vorgesehen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung seien an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, in der

Abb. ι einen axialen Schnitt durch eine beispielsweise Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schiebers darstellt, der für den Durchfluß in beiden Richtungen geeignet ist;

Abb. 2 ist ein axialer Schnitt durch einen Schieber, der für den Durchfluß nur in einer Richtung geeignet ist;

Abb. 3 ist eine Ansicht, die die Betätigungsvorrichtung zeigt, die bei den beiden obigen Schiebern verwendet werden kann, und

Abb. 4 bis 7 stellen Teilschnitte dar, die außer den in Abb. 1 und 2 gezeigten verschiedenen Formen des Dichtringes und der Membran weitere, jedoch nicht erschöpfende Abwandlungen und magliehe Formen von Dichtringen zeigen.

In den Abb. 1, 2 und 3 bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile, die, soweit sie in ihrem Aufbau ähnlich sind, gemeinsam beschrieben werden sollen. In beiden Ausführungsbeispielen besteht das Schiebergehäuse aus zwei Teilen 1 bzw. ι α und 2, die an einer Fläche unter Zwischenlage einer dünnen Dichtung 3 miteinander verbunden sind. Der Teil 2 hat eine Vertiefung 4, in der die Betätigungsvorrichtung untergebracht ist und in der sich die Schieberplatte 5 bei offenem Schieber befindet.

Die dargestellte Betätigungsvorrichtung ist an sich bekannt und besteht aus einem Ansatz 6 an der Schieberplatte, in den ein Kurbelstift 7 eingreift, so daß die Bewegung der Schieberplatte unter Führung an den Seiten des Schiebergehäuses (s. Abb. 3) aus einer kombinierten Dreh- und Hin- und Herbewegung besteht. In den Abb. 1 und 3 ist der Schieber geschlossen und in Abb. 2 offen dargestellt. Der Kurbelstift 7 ist an einer Scheibe 8 befestigt, die mit einer Nabe 9 in eine Büchse 10 im Schiebergehäuse eingezapft ist, und eine Spindel 11, die durch den Teil 2 zur Betätigung von außen hindurchragt, aufnimmt. Die Spindel 11 ist gegen die Büchse 10 durch eine Packung abgedichtet, die, da der erfindungsgemäße Schieber an der Zuströmseite abdichtet, lediglich aus einem oder zwei Gummiringen 12 besteht, die je in einer Nut 13 der Spindel 11 angeordnet sind. Der Antrieb der Spindel kann beliebig sein.

In Abb. ι weisen die Teile 1 und 2 Rücksprünge 21 bzw. 22 auf, um Bunde 23 bzw. 24 an ringförmigen Paßstücken 25, 26 aufzunehmen, die mit Bolzen in ihrer Lage festgehalten sind. Diese Paß- "5 stücke bestimmen die Bohrung des Schiebers und dienen zu seiner Befestigung in einer Rohrleitung od. dgl. Biegsame flüssigkeitsdichte Membranen 27 bzw. 28 sind mit ihren Rändern zwischen die Bunde und die Grundflächen 29 und 30 der Rücksprünge und 22 eingeklemmt. Die Bunde sind hierbei abgeschrägt und entsprechen den schwalbenschwanzförmigen Querschnitten der Membranränder, die so unter Druck eingespannt werden und damit die Abdichtung verbessern. Innerhalb des aingeklemmten Randes sind die Grundflächen 29 und 30 bei 31

und 32 ausgehöhlt, um Platz für die Bewegung der Membran unter Einwirkung des Flüssigkeitsdruckes zu lassen. Wie aus der Zeichnung zu ersehen ist, sind die Grundflächen 29 und 30 eben und die Breite dieser ebenen Grundflächen gegen die die Membranränder geklemmt werden, vermindert die dem Flüssigkeitsdruck ausgesetzte wirksame Oberfläche der Membran. Die Dichtringe sind mit 33 bzw. 34 bezeichnet.

Die Teile 1 und 2 enden genau am äußeren Durchmesser der Dichtringe 33 und 34 und von innen werden die Dichtringe durch Hülsen 41 bzw. 42 gestützt. Der Federdruck auf die Dichtringe wird durch eine Reihe von hinter jedem Dichtring und unmittelbar in Flucht mit diesem angeordneten Druckfedern 43 ausgeübt, die über einen verhältnismäßig flachen Metallring 44 oder 45 auf den Dichtring einwirken. Zweckmäßigerweise bestehen die Ringe 44, 45 aus einem Stück mit den zugehörigen

ao Hülsen 41 bzw. 42. Die Federn 43 sind in Taschen 46 in den ringförmigen Paßstücken 25 und 26 untergebracht. Die Paßstücke 25 und 26 sind innerhalb der Bunde 21 und 22 eingezogen, und die Einziehungen sind in Abstand von den Ringen 44 und 45 vorgesehen, so daß die Flüssigkeit Zugang zu den Rückseiten der Membran hat. Die Schieberplatte ist, wie üblich, abgeschrägt, so daß bei teilweise offenem Schieber die beiden Dichtringe ohne Zwischenraum sich gegeneinander legen, während bei offenem Schieber die Dichtringe sich ringsum gegeneinander legen. Um zu verhindern, daß Flüssigkeit, die an dem Dichtring auf der einen oder anderen Seite doch vorbeigelangt sein sollte, in den Zwischenräumen 31, 32 verbleiben kann, sind Bohrungen 52 und¹ 51 vorgesehen, die zu dem Raum zwischen den Teilen 1 und 2 führen. Ähnlich sind die Teile 1 und 2, wie bei 49, mit Nuten versehen, um zu verhindern, daß in dem Rücksprung 4 Flüssigkeit verbleibt, was dadurch eventuell eintreten könnte, daß die Schieberplatte unter Einwirkung des Flüssigkeitsdruckes in der Schließstellung nach der einen oder anderen Seite gedruckt wird. Steigt die Temperatur an und verursacht eine Ausdehnung von Flüssigkeit in den Räumen 31,32 oder im Rücksprung 4, so kann diese sich zwischen den Dichtringen und dem Schieber hindurchpressen. Auf diese Weise wird kein so hoher Druckwert erreicht als erforderlich wäre, um die Flüssigkeit zwischen Nabe 9 und Büchse 10 und durch die Packung 13 hindurchzwängen oder das Ventilgehäuse i, 2 zu gefährden.

Da bei der Ausführung nach Abb. 2 der Durchfluß nur in einer Richtung erfolgen soll, was durch den Pfeil 50 angedeutet ist, so ist nur ein Dichtring mit den zugehörigen Teilen an der Zuströmseite erforderlich. Diejenigen Teile auf dieser Seite, die im wesentlichen mit denen in Abb. 1 übereinstimmen, sind mit den gleichen Bezugszeichen, nämlich 2, 24, 26, 42, 43 und 45 bezeichnet. Gewisse andere Teile auf dieser· Seite entsprechen zwar den Teilen in Abb. 1, haben aber verschiedene Formen und wurden dementsprechend mit zusammengesetzten Bezugszeichen versehen. Das sind die Membran 28 a und der Dichtring 34 a. Die Membran ist hier kegelförmig und benötigt keinen Zwischenraum und Bohrung entsprechend 32 und 52.

Auf der anderen Seite bestehen der Gehäuseteil ι α und das Paßstück 25 a, entsprechend 1 und 25 in Abb. 1, aus einem Stück, wobei der Teil ι α einfach flach ist, während die Schieberplatte 5 an dem Teil ι α entlanggleitet und nur an einer Seite abgeschrägt ist. Bei geschlossenem Schieber dichtet der Dichtring gegen die Schieberplatte, bei teilweise offenem Schieber dichtet der Dichtring teilweise gegen die Schieberplatte und teilweise gegen die flache Innenfläche des Teiles 1 a, wobei durch die Abschrägung an der Schieberplatte der Dichtring völlig abdichten kann; bei offenem Schieber dichtet der Dichtring vollständig gegen die flache Oberfläche des Teils 1 a. So ist jederzeit der Raum, der die Betätigungsvorrichtung umschließt, von der Durchflußbohrung abgetrennt.

An Stelle der Abdichtung gegen die flache Oberfläche des Teiles α bei teilweise oder vollständig geöffnetem Schieber kann ein Ring aus elastischem Gummi oder ähnlichem Material innerhalb dieser Oberfläche vorgesehen sein. So kann — wie in Abb. 4 gezeigt und an sich bei einem Schieber in Luftleitungen mit Weichmetalldichtungen bekannt ist — ein Ring 53 mit D-förmigem Querschnitt einfach in einer Ringnut 54 angeordnet sein. Es kann auch gemäß Abb. 5 ein Ring 56 mit D-förmigem Querschnitt in einer Nut 57 angeordnet sein, auf den Federn 58 über einen Druckring 59 einwirken.

Die Membran und der Dichtring können verschieden geformt sein; so ist in Abb. 1 eine flache und in Abb. 2 eine konische Membran dargestellt. In Abb. ι hat der Dichtring einen D-förmigen Querschnitt, in Abb. 2 dagegen ist er mit der Mem- iQ° bran als einseitig offener Hohlring ausgebildet. Um die Form des Dichtringes während der Öffnungsund Schließbewegung aufrechtzuerhalten, ist ein Metallring 60 von der Höhlung entsprechendem Querschnitt in der Höhlung angeordnet. Es ist klar, daß diese und andere mögliche Formänderungen nicht auf Schieber für Durchfluß in beiden oder in einer Richtung beschränkt sind.

Eine andere Abwandlung einer Einzelheit ist in Abb. 6 dargestellt. Der hier gezeigte Ring hat z. B. den gleichen Querschnitt wie in Abb. 1. Er wird jedoch innen nicht von einer aus einem Stück mit dem Ring 45 bestehenden Hülse, sondern von einer Hülse 42 α gehalten, die ein Teil des Paßstückes 26 ist, wobei der Flüssigkeitsdruck durch Bohrungen "5 61 Zugang zur Rückseite der Membran hat. Die Verwendung einer aus einem Stück mit dem Ring 45 bestehenden Hülse ist indessen im allgemeinen vorzuziehen, da die Hülse sich dann mit dem Ring bewegt und dieser weniger dazu neigt, in den Raum zwischen dem inneren Ende der Hülse und der Schieberplatte verdrängt zu werden, wenn die Schließbewegung der Schieberplatte beginnt.

In Abb. 7 ist die Membran 27 b vom Dichtring 33 & getrennt, jedoch bringen die Federn 43 normalerweise diese beiden in enge Berührung. Würde

hierbei der Druck von etwa in den Raum für den Betätigungsmechanismus gelangter Flüssigkeit genügend ansteigen, so zwängt sich die Flüssigkeit zwischen der Membran und dem Dichtring hindurch. So dienen die Federn 43, die Membran und der Dichtring sowohl zur Abdichtung des Schiebers als auch zur thermischen Entlastung. Es ist zu bemerken, daß durch die oben beschriebenen und auch andere Formen der thermischen Entlastung, die innerhalb des abgeschlossenen Systems wirksam ist, die Gefahr eines Austritts von Flüssigkeit aus dem Gehäuse vermieden ist, was besonders bei brennbaren Flüssigkeiten, z. B. in Flugzeugbrennstoffleitungen, wichtig ist.

Claims (11)

1. Patentansprüche:

   i. Schieber mit einer dünnen, planparallelen, an der der Spindel abgekehrten Seite flach keil-

   ao förmig auslaufenden Schieberplatte zwischen zwei Dichtsitzen, wovon mindestens einer mit einem aus elastischem, gummiartigem Material bestehenden und axial verschiebbaren Dichtring versehen ist, der federnd in Richtung auf den anderen Dichtsitz gedrückt wird, wobei der an der Zuströmseite liegende Dichtring über eine Membran mit dem Gehäuse verbunden ist und durch den Zuströmdruck in Richtung auf die Schieberplatte beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring so elastisch verformbar ist, daß er die Betätigungsvorrichtung bei allen Schieberstellungen gegen die zu steuernde Flüssigkeit abdichtet.
2. 2. Schieber nach Anspruch 1, dadurch g&- kennzeichnet, daß die Membran in bekannter Weise durch Einklemmen ihres äußeren Randes mit dem Gehäuse dicht verbunden ist.
3. 3. Schieber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der eingeklemmte äußere Rand in bekannter Weise einen nach seiner Außenseite zu schwalbenschwanzförmig verbreiterten Querschnitt aufweist.
4. 4. Schieber nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring mit der Membran aus einem Stück besteht.
5. 5. Schieber nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring an seinem äußeren Umfang im Gehäuse geführt ist und ein Zwischenraum (31, 32) zwischen Membran und Gehäuse für die Bewegung der Membran frei gelassen ist, der mit dem Raum für die Betätigungsvorrichtung durch Öffnungen (51, 52) verbunden ist.
6. 6. Schieber nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring und die Membran in an sich anderweitig bekannter Art aus getrennten Teilen bestehen und durch Federdruck in dichter Verbindung gehalten werden.
7. 7. Schieber nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die federnden Dichtringe an beiden Seiten der Schieberplatte vorgesehen sind.
8. 8. Schieber nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung eines federnden Dichtringes an nur einer Seite der Schieberplatte der Dichtring in der Offenstellung des Schiebers gegen die Gehäusewand anliegt.
9. 9. Schieber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Dichtringe einen D-förmigen Querschnitt haben.
10. 10. Schieber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Dichtringe mit der Membran zusammen einen einseitig offenen Hohlring bilden und ein Metallring mit der Höhlung entsprechendem Querschnitt innerhalb der Höhlung angeordnet ist.
11. 11. Schieber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die elastischen Dichtringe an ihrer inneren Mantelfläche von einer Metallhülse mit abgewinkeltem Flansch gehalten wird bzw. werden, über den der Federdruck auf den Dichtring übertragen wird.

    In Betracht gezogene Druckschriften: _go

    Deutsche Patentschriften Nr. 724916, 589994, 503298, 363988, 324654» 35046, 33267; britische Patentschriften Nr. 571 285, 315469,

    159967;

    USA.-Patentschriften Nr. 2306490, 2204142, 063 655.

    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

    © 109 655/20 8.61