CH680747A5

CH680747A5 -

Info

Publication number: CH680747A5
Application number: CH3163/89A
Authority: CH
Inventors: Friedrich Geiser
Original assignee: Vat Holding Ag
Priority date: 1988-09-14
Filing date: 1989-09-01
Publication date: 1992-10-30
Also published as: GB2224331B; FR2636399B1; GB8920761D0; US4921213A; DE3831249C2; JPH0735861B2; JPH02113178A; FR2636399A1; DE3831249A1; GB2224331A

Description

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CH 680 747 A5

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Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf einen Ventilschieber mit einem Schiebergehäuse und einer Schieberdurchgangsöffnung, die mit einem in seiner Ebene verschiebbaren Verschlussglied verschliessbar ist nach den Merkmalen des Ober- bzw. Gattungsbegriffes des Patentanspruches 1.

Ventilschieber dieser Art sind in vielen Bauformen bekannt geworden. Sie sind in der Regel als sogenannte Keilschieber ausgebildet. Dieser Name stammt daher, da der Querschnitt des Verschlussgliedes eine Keilform mit spitzem Öffnungswinkel zeigt. Solche Ventilschieber haben sich in zahlreichen technischen Anlagen durchaus bewährt, und zwar überall dort, wo an die Dichtheit solcher Verschlussglieder keine allzu hohe Anforderung gestellt wird.

Hier ist vorerst einmal der Absperrschieber nach der Österreichischen Patentschrift 352 491 zu erwähnen, mit einem mit elastischem Material umhüllten Keilschliesskörper. Schieber dieser Art werden in Wasserleitungen verwendet. Der Keilschliesskörper ist in einen gummielastischen Mantel oder Überzug eingehüllt, der diesen Schliesskörper zur Gänze überdeckt und überzieht. Dabei besitzt dieser Mantel bzw. diese Umhüllung eine relativ grosse Wandstärke. Beim Schliessen dieses Absperrschiebers wird dieser dickwandige Gummikörper durch den Schliesskörper in die Durchgangsöffnung des Schiebers eingepresst, und das relativ grosse Formänderungsvermögen dieses dickwandigen Gummiteiles gewährleistet dann die Absperrung. Dieser Gummiteil liegt dabei über den gröss-ten Teil seines Umfanges an der Wandung der Durchgangsöffnung seitlich an. Im oberen Teil der Durchgangsöffnung ist eine flache, bogenartig gekrümmte Schulter vorgesehen, auf welcher ein in Achsrichtung der Durchgangsöffnung vorspringender Teil im oberen Abschnitt des dickwandigen Gummimantels bei geschlossenem Schieber aufliegt. Schieber dieser Art sind denkbar einfach aufgebaut und können in Wasserleitungen durchaus die ihnen zugedachte Funktion erfüllen, da, wie schon erwähnt, der dickwandige Gummimantel ein grosses Formänderungsvermögen besitzt und so in die Durchgangsöffnung des Schiebers eingepresst werden kann, dass er diese Durchgangsöffnung dicht abzuschliessen vermag, wobei der Begriff «dicht» natürlich auf solche Wasserleitungen zu beziehen ist. Für Vakuumanlagen sind aber Absperrschieber dieser Art nicht brauchbar.

Aus der US-PS 3 565 393 ist ein Plattenschieber bekannt. Dieser dient zum Verschluss einer recht-eckförmigen Durchgangsöffnung. In der Querschnittsebene dieser Durchgangsöffnung, in der die Schieberplatte bewegt wird, ist eine umlaufende Nut vorgesehen, in welche ein elastisches Material zur Bildung einer Dichtung eingegossen ist, wobei zur Durchführung des plattenförmigen Verschlussgliedes im oberen Teil dieser eingegossenen Dichtung eine korrespondierende, schlitzartige Aussparung vorgesehen ist. Zwischen der Wandung der Nut und dem eingegossenen, elastisch verformbaren Material ist ein Spalt ausgespart, in welchem bei eingefahrener Schieberplatte ein Überdruck mittels eines Druckgases oder einer Druckflüssigkeit aufgebaut wird, durch welchen das elastische Material an die Ränder der eingefahrenen Schieberplatte gedrückt wird, um auf diese Weise die Abdichtung der Platte zu sichern.

Schlussendlich ist noch der Absperrschieber nach der DE-PS 3 390 493 zu erwähnen. Hier handelt es sich um einen Schieber von sozusagen klassischer Bauart. Wird der Schieber eingefahren, so wird auf die die Durchgangsöffnung umschliessen-de, umfangsgeschlossene Dichtung - so bald die dichtaktiven Teile einander berühren - eine in der Ebene der Dichtung wirkende Querbeanspruchung aufgebaut, die die Dichtung über den grössten Teil ihres Umfangs «walkt».

In Vakuumanlagen sind solche Konstruktionen nicht mit Erfolg einzusetzen, was mit der besonderen Beanspruchungsart der Dichtung bei diesen Konstruktionen zusammenhängt: Wird das Verschlussglied nämlich in seine Schliessstellung eingefahren, so wird ab dem Augenblick, ab dem die Dichtung die Dichtfläche berührt, diese in der Folge beim weiteren Einfahren des Verschlussgliedes über den grössten Teil ihres Umfanges quer zu ihrer Längsrichtung beansprucht, und zwar im Sinne einer Scherbeanspruchung, da sie ja einseitig am Verschlussglied in irgendeiner Form befestigt ist und sich dieses Verschlussglied beim Schliessvor-gang quer zur Dichtfläche bewegt. Hat die Dichtfläche Unebenheiten - auch wenn diese in mikroskopisch kleinem Bereich liegen -, so wird dadurch die Dichtung beschädigt mit der Folge, dass der Schieber nicht mehr dicht ist, dicht im Sinne der Vakuumtechnik. Mikroskopisch kleine Öffnungen zwischen den abzudichtenden Räumen sind bereits «Löcher», deren Ausdehnung ein vielfaches der Grösse von Gasmolekülen betragen kann.

Die Erfindung zielt nun darauf ab, die an sich bewährte Ventilschieberkonstruktion dahingehend weiter auszugestalten und weiter zu entwickeln, dass die Dichtung günstiger beansprucht wird, d.h., die Dichtung bzw. deren Teile entweder nur quer zu ihrer Achse gepresst oder aber in ihrer Längsachse gestreckt wird bzw. werden. Um dies zu erreichen, schlägt die Erfindung jene Massnahmen vor, die Gegenstand und Inhalt des kennzeichnenden Teiles des Patentanspruches 1 sind. Zweckmässige Ausgestaltungen eines solchen erfindungsgemäs-sen Ventilschiebers sind in den abhängigen Ansprüchen definiert. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in Schrägsicht nach Art einer Explosionszeichnung die Dichtfläche und das Verschlussglied eines Ventilschiebers, dessen Gehäuse und Betätigungsglieder hier nicht veranschaulicht sind, wobei darüber hinaus Dichtfläche und Verschlussglied gegeneinander verdreht dargestellt sind, um so den Anblick ihrer dichtaktiven Teile zu ermöglichen;

Fig. 2 die Teile nach Fig. 1 in Seitensicht;

Fig. 3 eine Darstellung wie Fig. 2 eines anderen Ausführungsbeispieles;

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Fig. 4 und 5 zwei Details, die die Dichtung betreffen;

Fig. 6 einen Längsschnitt durch einen Ventilschieber und

Fig. 7 den dazugehörenden Querschnitt;

Fig. 8 einen Längsschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel;

Fig. 9 eine andere Ausführungsart, ebenfalls im Längsschnitt.

Fig. 1 zeigt ventilaktive Teile eines Ventiischie-bers in Schrägsicht und nach Art einer Explosionszeichnung. Die beiden Teile sind hier gegeneinander verdreht dargestellt, um so den Blick auf die eigentlichen dichtaktiven Teile zu ermöglichen. Die Dichtfläche 1 mit der Schieberdurchgangsöffnung 2 ist daher gegenüber dem Verschlussglied 3 mit der um-fangsgeschlossenen Dichtung 4 verschwenkt. Die die Durchgangsöffnung 2 umschliessende Dichtfläche 1 ist von geraden Erzeugenden 5 gebildet, von welchen eine solche durch eine Strich-Punkt-Strich-Gerade versinnbildlicht ist. Die Verschiebs-richtung 6 des Verschlussgliedes 3 ist durch einen Doppelpfeil angedeutet. Die Strich-Punkt-Strich-Li-nie 7 auf der Dichtfläche 1 veranschaulicht die Lage bzw. die Berührungslinie der Dichtung 4 des Verschlussgliedes 3, wenn dieses Verschlussglied in seine Verschlussstellung eingefahren ist. Aus dieser Darstellung ist nun erkennbar, dass die gedachte Schar der geraden Erzeugenden 5 der Dichtfläche 1 rechtwinkelig zu der die Achse 8 des Schiebers und die Verschieberichtung 6 des Verschlussgliedes 3 beinhaltenden Ebene liegen und dass, in Richtung (Pfeil g) dieser Schar der geraden Erzeugenden 5 gesehen, die Dichtfläche 1 einen oberen Abschnitt 10, einen mittleren Abschnitt 11 und einen unteren Abschnitt 12 aufweist. Es wird diesbezüglich auch auf die Fig. 2 verwiesen, die die Teile der Fig. 1 in Seitensicht darstellt. Der obere Abschnitt 10 und der untere Abschnitt 12 schliessen mit dem mittleren Abschnitt 11 jeweils einen stumpfen Winkel a ein. Der mittlere Abschnitt 11 hingegen begrenzt hier bei diesem Ausführungsbeispiel mit der Verschieberichtung 6 des Verschlussgliedes 3 einen spitzen Winkel p, wogegen diese Verschieberichtung 6 im wesentlichen rechtwinkelig zu den Flächen des oberen Abschnittes 10 und des unteren Abschnittes 12 der Dichtfläche steht. Ferner ist hier erkennbar und wesentlich, dass die mit dem mittleren Abschnitt 11 der Dichtfläche 1 zusammenwirkenden Teile 13 und 14 der umfangsgeschlossenen Dichtung 4 gerade verlaufen und parallel zur Ebene liegen, die die Achse 8 des Schiebers und die Verschieberichtung 6 des Verschlussgliedes 3 ein-schliesst, welche bei der Darstellung nach Fig. 2 ebenfalls parallel zur Zeichenebene liegt.

Der obere und der untere Abschnitt 10 und 12 der Dichtfläche 1 liegen parallel zueinander und auch zur Achse 8 des Schiebers. Die quer zur Schar der gedachten Erzeugenden 5 der Dichtfläche 1 gemessenen Längen des oberen, des mittleren und des unteren Abschnittes 10, 11 und 12 der Dichtfläche 1 sind verschieden lang, und der mittlere Abschnitt 11 ist länger als die beiden anderen Abschnitte 10 und 12. Diese hier gemessenen und miteinander in Vergleich gesetzten Längen sind aus der Darstellung nach Fig. 2 unmittelbar zu entnehmen, sie liegen in der Zeichenebene der Darstellung nach Fig. 2. Aus dieser Fig. 2 ist auch erkennbar, worauf schon hingewiesen worden ist, dass die Verschieberichtung 6 des Verschlussgliedes 3 im wesentlichen rechtwinkelig steht zur Ebene der oberen und unteren Abschnitte 10 und 12 der Dichtfläche 1, wobei sich in Rg. 2 diese Ebenen rechtwinkelig zur Zeichenebene erstrecken.

Ist bei diesem Ausführungsbeispiel, das anhand der schematischen Darstellungen nach den Fig. 1 und 2 veranschaulicht worden ist, der mittlere Abschnitt 11 der Dichtfläche 1 in einem spitzen Winkel y zur Achse 8 des Schiebers geneigt und schliesst hier die Verschieberichtung 6 mit den Ebenen der Abschnitte 10 und 12 einen rechten Winkel ein, so werden die durch den erfindungsgemässen Vorschlag erzielbaren Vorteile, die im nachfolgenden noch im Detail erläutert werden, auch bei einer solchen Konstruktion erreicht, die in Fig. 3 schematisch und in Anlehnung an die Darstellung nach Fig. 2 veranschaulicht ist: Hier steht der mittlere Abschnitt 11 der Dichtfläche 1 rechtwinkelig zur Achse 8 des Schiebers und die oberen bzw. unteren Abschnitte 10 und 12 der Dichtfläche schliessen hier mit der Achse 8 einen spitzen Winkel ein. Die Verschieberichtung 6 steht auch hier rechtwinkelig zu den Ebenen der oberen und unteren Abschnitte 10 und 12 der Dichtfläche 1, diese Ebenen erstrecken sich auch hier senkrecht zur Zeichenebene.

Verlaufen die oberen und die unteren Teile 15 und 16 der Dichtung 4 beim hier gezeigten Ausführungs-beipiel (siehe Fig. 1 ) gerade, so sei bereits hier vermerkt, dass dieser gerade Verlauf dieser Teile 15 und 16 für die Erfindung nicht wesentlich ist. Diese Teile 15 und 16 können in ihrer Ebene auch bogenförmig oder anderweitig verlegt sein. Zweckmässigerweise wird diese Dichtung 4 in einer Nut eingebettet sein und gegenüber dieser vorstehen. Das ist hier jedoch aus Gründen der Übersichtlichkeit wegen nicht veranschaulicht.

Aus den hier vorgetragenen prinzipiellen Überlegungen und schematischen Darstellungen ergibt sich ein sehr wesentlicher Vorteil dieser Konstruktion: Beim Schliessen des Schiebers, wenn also das Verschlussglied 3 in seiner Verschieberichtung 6 gegen die Dichtfläche 1 eingefahren wird, bis die Dichtung 4 auf der Dichtfläche 1 aufliegt, werden die oberen und unteren Teile 15 und 16 der Dichtung 4 ausschliesslich quer zu ihrer Längserstreckung beansprucht, wie dies in Fig. 4 veranschaulicht ist. Die Teile 13 und 14 der Dichtung 4 hingegen werden bei dieser Bewegung, also beim Schliessen des Schiebers, in der Richtung ihrer Längserstreckung beansprucht, was aus Fig. 5 ersichtlich ist, so dass Querbeanspruchungen der Dichtung 4 über ihre gesamte Länge praktisch vermieden werden können. Die hier angestrebte Beanspruchung der Teile 13 und 14 der Dichtung 4 setzt voraus, dass diese den beanspruchten Verlauf aufweisen, nämlich, dass sie gerade verlaufen und parallel zu der Ebene liegen, die Achse 8 des Schiebers und die Verschieberichtung 6 des Verschlussgliedes 3 beinhaltet,

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5 CH 680 747 A5 6 wogegen die angestrebte Beanspruchung der Teile 15 und 16 der Dichtung unabhängig von ihrem Verlauf in der Ebene der Abschnitte 10 und 12-der Dichtfläche 1 sind. Ein Ventilschieber, der die vorstehend erläuterten Konstruktionsmerkmale aufweist, ist in einem die Achse 8 des Schiebers enthaltenden Längsschnitt in Fig. 6 dargestellt. Da die hier erläuterte Konstruktion vornehmlich für solche Schieber verwendet wird, die eine schlitzförmige, langgestreckte Durchgangsöffnung 2 (siehe Fig. 1) aufweisen, kann das Schiebergehäuse 17 aus einem endlos ex-trudierten Profil gefertigt werden. Dieses Profil mit der gewünschten Querschnittsform, wie aus Fig. 6 ersichtlich, wird auf die notwendige Länge abgeschnitten, stirnseitig mit Verschlussplatten 19 verschlossen .und nach dem Einfügen des Verschlussgliedes 3 ein Ventildeckel 18 aufgesetzt und festgeschraubt. In das extrudierte Profil braucht nur die Durchgangsöffnung 2 eingearbeitet zu werden, deren Achse ja quer zur Fertigungsrichtung des endlosen Profiles verläuft. Fig. 8 veranschaulicht ein weiteres Ausführungsbeispiel im Längsschnitt, das sich vom Vorbesprochenen dadurch unterscheidet, dass es, bezogen auf die Verschieberichtung 6 des Verschlussgliedes und aur eine rechtwinkelig zur Zeichenebene stehende Mittelebene, die diese Verschlussrichtung beinhaltet, spiegelsymmetrisch ausgebildet ist. Auch in diesem Fall sind das Gehäuse 17 und das Verschlussglied 3 aus endlos extrudierten Profilen herstellbar, wobei in dieses Profil, in der richtigen Grösse abgelenkt, nur die Durchgangsöffnung 2 eingearbeitet werden muss. Auch hier werden die stirnseitigen Enden dieses Profilstückes mit Verschlussplatten verschlossen, wie dies im Zusammenhang mit der Darstellung nach Fig. 7 ersichtlich ist. Fig. 9 veranschaulicht eine Schieberkonstruktion, die nach dem aus Fig. 3 ersichtlichen Prinzip aufgebaut ist. Das an der Schubstange 20 beweglich pendelnd aufgehängte Verschlussglied 3 besitzt an seiner, der Dichtung 4 abgewandten Seite jeweils oben und unten schrägstehende Kufen 21, die an im Gehäuse 17 gelagerten Rollenkörpern anliegen. Wird durch die Abwärtsbewegung der Schubstange 20 das Verschlussglied 3 in seine Schliessstellung eingefahren, so laufen die Kufen 21 an den Rollenkörpern auf und zwingen dem Verschlussglied 3 eine schräggerichtete Bewegungsrichtung auf, so dass auch hier die jeweils oberen und unteren Teils 15 und 16 der Dichtung 4 in rechtwinkligen Verlauf auf die ihnen zugeordneten Abschnitte 10 und 12 der Dichtfläche 1 einfahren. Auch bei diesem Ausführungsbeipiel werden die von oben nach unten verlaufenden Teile 13 und 14 der Dichtung 4 nur in ihrer Längsrichtung beansprucht. Bei den gezeigten Ausführungsbeispielen ist die Schieberdurchgangsöffnung 2 schlitzförmig gestaltet. Die Erfindung wird auch bei solchen Ventilschiebern mit Erfolg angewandt, bei welchen diese Durchgangsöffnung eine andere Querschnittsform, beispielsweise rund oder oval, besitzt. Patentansprügache

1. Ventilschieber mit einem Schiebergehäuse (17) und einer Schieberdurchgangsöffnung (2), die mit einem in seiner Ebene verschiebbaren Verschlussglied (3) verschliessbar ist und im Bereich der Schieberdurchgangsöffnung (2) eine diese Schieberdurchgangsöffnung umgebende Dichtfläche (1) vorgesehen ist, an der in der Schliessstellung des Verschlussgliedes (3) eine umfangsgeschlossene, dem Verlauf der Dichtfläche (1) folgende Dichtung

(4) anliegt und die gedachten geraden Erzeugenden

(5) der Dichtfläche (1) rechtwinkelig zu der die Achse (8) des Schiebers und die Verschieberichtung

(6) des Verschlussgliedes (3) beinhaltenden Ebene verlaufen, dadurch gekennzeichnet, dass in Richtung (9) dieser geraden Erzeugenden (5) gesehen die Dichtfläche (1) einen oberen, einen mittleren und einen unteren Abschnitt (10, 11, 12) aufweist, wobei der obere Abschnitt (10) und der untere Abschnitt (12) jeweils mit dem mittleren Abschnitt (11) einen stumpfen Winkel (a) einschliessen und die Ebenen des oberen Abschnittes (10) und des unteren Abschnittes (12) der Dichtfläche (1) in etwa rechtwinkelig zur Verschieberichtung (6) des Verschlussgliedes (3) stehen und ferner zumindest die mit dem mittleren Abschnitt (11) der Dichtfläche (1) zusammenwirkenden Teile (13, 14) der umfangsgeschlossenen Dichtung (4) gerade verlaufen und parallel zu der Ebene liegen, die die Achse (8) des Schiebers und die Verschieberichtung (6) des Verschlussgliedes (3) beinhaltet.

2. Ventilschieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der obere und der untere Abschnitt (10, 12) der Dichtfläche (1) parallel zueinander liegen.

3. Ventilschieber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der obere und der untere Abschnitt (10, 12) der Dichtfläche (1) parallel zur Achse (8) des Schiebers verlaufen.

4. Ventilschieber nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass, bezogen auf eine die Verschieberichtung (6) des Verschlussgliedes (3) beinhaltende und parallel zu den geraden Erzeugenden (5) der Dichtfläche (1) liegende Ebene die Dichtfläche (1), die Dichtung (4) und das Verschlussglied (3) im wesentlichen spiegelsymmetrisch ausgebildet sind.

5. Ventilschieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schieberdurchgangsöffnung (2) als schlitzartige Öffnung ausgebildet ist, deren längere Achse rechtwinkelig liegt zur Verschieberichtung (6) des Verschlussgliedes (3).

6. Ventilschieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die quer zu den geraden Erzeugenden (5) der Dichtfläche (1) gemessenen Längen des oberen, des mittleren und des unteren Abschnittes (10,11,12) der Dichtfläche (1) unterschiedlich lang sind und der mittlere Abschnitt (11) länger ist als die anderen beiden Abschnitte (10,12).

7. Ventilschieber nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Abschnitt der Dichtfläche (1) rechtwinkelig zur Achse (8) des Schiebers angeordnet ist.

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8. Ventilschieber nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schiebergehäuse (17) und/oder das Verschlussglied (3) als ex-trudierbare Profile ausgebildet ist und/oder sind.

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