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Absperrschieber für Rohrleitungen Die Erfindung bezieht sich auf Absperrschieber
für Rohrleitungen mit einem im Querschnitt normal zur Rohrachse trapezförmigen und
unten abgerundeten Verschlußstück, dessen mit der Durchflußrohrwandung zusammenwirkende
Flächen einen Dichtungsbelag aus elastischem Material aufweisen und das zum Abdichten
des Gehäuseaufsatzes am spindelseitigen Ende eine Dichtplatte aufweist, die in der
Schließstellung des Verschlußstückes durch ein mit diesem beweglich verbundenes
Druckstück zusammenpreßbar und dadurch aus dem Raum zwischen Verschlußstück und
Druckstück seitlich heraus und gegen die Innenwand des Gehäuseaufsatzes preßbar
ist. Absperrschiebern dieser Bauart ist eigen, daß das Verschlußstück mit den Dichtungen
praktisch ohne Reibung der Dichtungsflächen an Wandteilen des Schiebergehäuses bis
in die Schließstellung gebracht wird und dann die Dichtungen praktisch nur auf Druck
beansprucht werden, wobei es ein weiterer Vorteil ist, daß die den Dichtungen gegenüberliegenden
Gehäuseflächen unbearbeitet bleiben können, da die zwischen Verschlußstück und Druckstück
liegende Dichtplatte erst dann aus dem Zwischenraum herausgepreßt wird und an die
Wand angelegt wird, wenn das Verschlußstück mit dem Dichtungsbelag, welcher auf
den mit der Durchflußrohrwandung zusammenwirkenden Flächen vorgesehen ist, fest
auf diese Wandung gepreßt wird.
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Bei einem bekannten Absperrschieber dieser allgemeinen Bauart sind
das Druckstück und der obere Rand des Verschlußstückes zur Verhinderung des Mitdrehens
beim Drehen der Spindel mit Spiel in einem im Querschnitt ovalen Gehäuseaufsatz
geführt. Der in Richtung der Rohrachse gesehene Umriß des Verschlußstückes weist
eine keilförmige Verjüngung, unten eine dem Rohrinnendurchmesser angepaßte Rundung
und oben eine Wölbung auf. In der unteren Rundung und in den Seitenwänden ist eine
durchgehende Nut vorgesehen, in die eine Dichtung aus elastisch nachgiebigem Material
eingebettet ist, welche mit einer die gewölbte obere Fläche des Verschlußstückes
über-deckenden Dichtplatte aus einem Stück besteht. Diese Dichtplatte hat in einer
Projektion in Richtung der Spindelachse einen dem ovalen Innenquerschnitt des Gehäuseaufsatzes
entsprechenden ovalen Umriß und ist von einem Druckstück abgedeckt, in welchem in
einer quer hindurchgehenden Aussparung die Spindelmutter gehalten ist. Für die bewegliche
Verbindung zwischen Verschlußstück und Druckstück sind an dem Verschlußstück hakenförmige
Ansätze ausgebildet, die nach oben durch die Dichtplatte und durch Durchbrüche im
Druckstück hindurchragen und mittels einer Hakenschulter das Druckstück in Anlage
an der Dichtplatte halten.
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Bei den bekannten Absperrschiebern der eingangs genannten allgemeinen
Bauart, bei denen das Verschlußstück und das Druckstück mittels ihren maximalen
Abstand bestimmenden Schraubenbolzen oder Haken unmittelbar verbunden sind, zeigt
sich der Nachteil, daß sich beim öffnen des Absperrschiebers zunächst während der
ersten und eventuell zweiten Spindeldrehung eine geringe Durchflußmenge einstellt,
die dann aber beim Weiterdrehen der Spindel praktisch konstant bleibt bzw. sogar
wieder abnimmt, bis nach einer größeren Anzahl von Spindeldrehungen - z.
B. vier bis sieben Spindeldrehungen - die Durchflußmen,ge sehr schnell oder
sogar plötzlich stark ansteigt. So stellte sich z. B. bei einem untersuchten Absperrschieber
nach zwei Spindeldrehungen eine Durchflußmenge von 5 ms/h ein, die bis dreieinhalb
Spindeldrehungen konstant blieb. Bei insgesamt vier Spindeldrehungen öffnete sich
dann plötzlich der Absperrschieber so weit, daß 125 m3/h hindurchgingen.
Diese plötzliche Erhöhung der Durchflußmenge führt aber zu hohen Druckstößen in
dem Leitungssystem, die verschiedentlich bereits zu einer Beschädigung von Leitungsteilen
oder Armaturen geführt haben.
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Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß die Hauptursache für
dieses Verhalten der bekannten Absperrschieber in dem Spiel der Spindelmutter in
der Aussparung des Druckstückes liegt. Bei geschlossenem Absperrschieber ist die
Spindelmutter auf die dem Verschlußstück zugekehrte Begrenzungsfläche bzw. die Druckfläche
der Aussparung gepreßt. Beim Lösen wird bei den ersten Spindeldrehungen der von
der Spindelmutter auf das Druckstück ausgeübte Druck verringert und aufgehoben.
Das zwischen Druckstück und Verschlußstück zusammengepreßte Gummi zieht sich in
den Zwischenraum zwischen
diesen beiden Teile zurück. Dadurch wird
offenbar zunächst ein Durchflußweg über den Innenraum des Gehäuseaufsatzes frei,
welcher bei weiterer Spindeldrehung unverändert bleibt oder sich eventuell sogar
etwas verringert, wenn die Spindehnutter von der Druckfläche der Aussparung abgehoben
ist und sich das Druckstück und/oder das Verschlußstück unter der Wirkung des Leitungsdruckes
einseitig an die Wand des Gehäuseaufsatzes anlegen kann. Durch die Reibung der an
den Seitenwätiden des Verschlußstückes befindlichen Dichtungsteile an der Gehäusewand
ist das Verschlußstück immer noch im Rohrdurchgang festgehalten. Wenn dann beim
weiteren Drehen der Spindel die Spindelmutter an der oberen Wand der Aussparung
zur Anlage kommt und das Druckstück über die Verbindungsteile (Haken bzw. Schraubenbolzen)
das Verschlußstückhochzieht, wird der eigentliche Rohrdurchgang frei. Durch die
nun unter dem Verschlußstück hindurchtretende Strömung wird das Verschlußstück nach
oben gedrückt und dabei plötzlich angehoben, bis wieder die untere Begrenzungsfläche
bzw. Druckfläche der Aussparung an der Spindelmutter zur Anlage kommt. Eine andere
Erklärung geht dahin, daß bei den ersten Spindeldrehungen das abgesperrte Medium
den in der Nut des Verschlußstückes eingelegten Dichtufigst-eil unterwandert und
ihn vorerst an die Gehäusewand andrückt. Erst wenn das Verschlußstück ein beträchtlicbes
Maß seines Offnungsweges zurückgelegt hat und damit die Zugbeanspruchung in der
Dichtung einen Wert erreicht hat, der höher ist als die Reibungskraft an der Gehäusewand
bei dem betreffenden Anpreßdruck, wird dann die Dichtung von der Gehäusewand abgerissen
und springt in die Nut zurück, wobei gleichzeitig das Verschlußstück aus den oben
schon genannten Gründen plötzlich zurückgeht, bis die Druckfläche der Aussparung
in der Spindelmutter zur Anlage kommt. Je nach dem zum Einschieben der Spindelmutter-
in die Aussparung erforderlichen Spiel, das naturgemäß besonders groß ist, wenn,
wie gewünscht, die Flächen der Aussparung. und gegebenenfalls auch der Spindelmutter
unbearbeitet bleiben, ist das Maß des plötzlichen Anstiegs der Durchflußmenge unterschiedlich.
Der Anstieg ist jedoch bei den bekannten Konstruktionen nicht zu vermeiden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Absperrschieber
der eingangs genannten Bauart einen plötzlidhen Anstieg der Durchflußmenge beim
Öffnen des Absperrschiebers zu vermeiden.
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Der diese Aufgabe lösende Absperrschieber gemäß der Erfindung weist
wie der beschriebene bekannte einen im Querschnitt ovalen Gehäuseaufsatz auf, ein
mit Spiel in diesem geführtes Verschlußstück mit normal zur Spindelachse entsprechend
ovalem Querschnitt, dessen in Richtung der Rohrachse gesehener Umriß unten eine
dem Rohrinnendurchmesser angepaßte Rundung und oben eine Wölbung aufweist und in
dessen unterer Rundung und Seitenwänden in einer durchgehenden Nut eine Dichtung
aus elastisch nachgebendem Material eingebettet ist, die mit einer die gewölbte
obere Fläche des Verschlußstückes überdeckenden Dichtplatte aus einem Stück besteht,
welche in einer Projektion in Richtung der Spindelachse einen dem ovalen Innenquerschnitt
des Gehäuseaufsatzes entsprechenden ovalen Umriß hat, und ein die Dichtplatte abdeckendes
Druckstück, das mittels vom Verschlußstück nach oben durch die Dichtplatte und durch
Durchbrüche im Druckstück hindurchragender hakenförmiger Fortsätze in Anlage an
der Dichtplatte gehalten wird und in einer quer hindurchgehenden Aussparung die
Spindelmutter hält. Bei dem Absperrschieber dieser besonderen Bauart sind aber gemäß
der ETfindung in Kombination die folgenden Merkmale vorgesehen: a) Das Druckstück
drückt mit Vorspannung auf die Dichtplatte, und b) die Hakenschultern derFortsätzedesVerschlußstückes
greifen über die Spindelmutter.
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Bei einem Absperrschieber, bei dem zwischen Gehäuseaufsatz und Rohrdurchgang
eine zur Spindelachse normale ebene Sitzfläche vorgesehen ist, ist es bekannt, die
mit diesen zusammenwirkende Dichtplatte mittels Schrauben und eines Druckstückes
fest an das Verschlußstück angezogen zu halten- so daß der zwischen dem Verschlußstück
und de;j Druckstück liegende Teil der Dichtplatte unter einer gewissen Vorspannung
steht.
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Es hat sich gezeigt, daß bei der Ausbildung nach der Erfindung kein
plötzlicher Anstieg der Durchflußmenge mehr auftritt. Durch die Vorspannung des
Gummis der Dichtplatte ist die Spindelmutter zwischen der unteren Begrenzungsfläche
bzw. Druckfläche der Aussparung im Druckstück und den Schultern der hakenförmigen
Ansätze des Verschlußstückes eingespannt. Die Anlage der Spindelmutter an den Hakenschultern
ist mir in der Schließstellung aufgehoben. Sobald die Spindel zum öffnen des Schiebers
gedreht und der auf das Druckstück ausgeübte Druck zum Zusammenpressen der Dichtplatte
auf das Maß der Vorspannung vermindert ist, kommt die Spindelmutter wieder an den
Schultern der hakenförmigen Ansätze zur Anlage, so daß beim Weiterdrehen der Spi-ndel
das Verschlußstück und die an sie anvulkanisierte Dichtung sofort mitgenommen wird.
Bei richtiger Wahl der Vorspannung in der Dichtplatte kann leicht verhindert werden"
daß durch den beim Abheben des Verschlußstückes von der Rohrwand auftretenden, in
Richtung der Spindelachse wirkenden Druck auf das Verschlußstück eine plötzliche
Vergrößerung des Durchflußquerschnitts auftritt.
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Bei dem oben besdhriebenen bekannten Absperrschieber ist das Verschlußstück,
um es mit der Dichtung einschließlich Dichtplatte und dem Druckstück zusammenbauen
zu können, quer zur Durchflußrohrachse in zwei Teile geteilt ausgeführt, wobei 'jeder
Teil jeweils einen hakenförmigen Ansatz aufweist und eine Hälfte des Querschnitts
der die Dichtung aufnehmenden Nut abgrenzt. Wenn die beiden Verschlußstückteile
und die Dichtun- zusammengestellt sind, wobei die hakenförmigen Ansätze durch einen
großen Durchbruch in der Dichtplatte hindurchragen, wird das Druckstück auf die
hakenförmigen Ansätze aufgeschoben. Dabei können diese auseinandergespreizt werden,
bis die Hakenschultern hinter entsprechende Flächen des Druckstückes greifen. Die
Einzelteile werden dann dadurch zusammengehalten, daß beide Verschlußstücke durch
Schraubenbolzen miteinander verbunden werden. Diese Schraubenbolzen reichen durch
das Verschlußstück hindurch. Damit das Verschlußstück den Rohrdurchgang des Absperrschiebers
vollkommen abdichten kann, müssen die Schraubenbolzen ebenfalls abgedichtet sein.
Da die beiden Teile des Verschlußstückes unbearbeitet
verwendet
werden, wirkt der in die Nut eingelegte Teil der Dichtung als Abstandsstück beim
Zusammenspannen der Teile. Da die Nutflächen unbearbeitet sind, ergibt sich ein
unterschiedlich weites Herausragen der Dichtung aus der Nut und damit die Notwendigkeit,
Nacharbeiten auszuführen. Ferner sind unter den im Durchflußrohr herrschenden Drücken
Bewegungen der Verschlußstückteile gegeneinander nicht zu vermeiden. Dabei ist die
Dichtung des Verschlußstückes von der Wirkung und der Haltbarkeit der unter den
Muttern der Schraubenbolzen vorgesehenen Dichtungen abhängig. Außerdem ist in dem
in der Nut liegenden Teil der Dichtung eine Metalleinlage einvulkanisiert, um ein
Herausreißen der Dichtung aus der Nut zu verhindern, wenn bei einer der Schließstellung
nahen Stellung des Verschlußstückes im Durchflußquerschnitt hohe Strömungsgeschwindigkeiten
herrschen.
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Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung kann nun aber das Verschlußstück
einteilig sein, weil die Spindelmutter als Verriegelungsglied zwischen den hakenförmigen
Fortsätzen und dem Druckstück wirkt. Damit kann bei einer Fortbildung der Erfindung
mit einteiligem Verschlußstück, wie bei anderen Absperrschiebern der eingangs beschriebenen
allgemeinen Gattung bekannt, die Dichtung einschließlich der Dichtplatte mit dem
Verschlußstück zusammenvulkanisiert sein.
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Bei dieser Ausbildung ist die Schwierigkeit der Abdichtung der sonst
zur Verbindung von Verschlußstückteilen notwendigen Schraubenbolzen od. dgl. vermieden.
Durch das Zusammenvulkanisieren von Verschlußstück mit Dichtung und Dichtplatte
ist ferner der Vorteil erreicht, daß die Gefahr des Herausreißens der Dichtung aus
der Nut in einer der Schließstellung nahen Stellung des Verschlußstückes, bei welcher
in dem noch freien Durchflußquerschnitt sehr hohe Strömungsgeschwindigkeiten herrschen,
weitgehend vermindert ist, ohne daß eine einvulkanisierte Metalleinlage notwendig
ist. Neben dieser besseren und sichereren Abdichtung ist außerdem der Zusammenbau
der Teile wesentlich vereinfacht. Das Druckstück wird auf die hakenförmigen Ansätze
geschoben und auf diesen mittels der seitlich in die Aussparung des Druckstückes
eingeschobenen Spindelmutter gehalten.
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Vorstehend wurde schon gesagt, daß durch die hohe Durchflußgeschwindigkeit
in einer der Schließstellung nahen Stellung des Verschlußstückes an dem in der Nut
liegenden Teil der Dichtung große Kräfte wirken. Diese Kräfte sind bestrebt, die
Bindekräfte zwischen dem aufvulkanisierten Gummimantel und den Nuten aufzuheben,
so daß auf lange Betriebszeit gesehen bei Bindungsfehlern in der Vulkanisation doch
noch die Gefahr besteht, daß der in die Nut einvulkanisierte Gummiring gegebenenfalls
an einer Stelle von dem Druck unterwandert wird, was aber zu einer Zerstörung der
Dichtung führen würde. Diese Gefahr wird ausgeschaltet, wenn gemäß einem weiteren
Merkmal der Erfindung das ganze Verschlußstück mit einem zusammen mit der Dichtung
und der Dichtplatte aufvulkanisierten Gummimantel umhüllt wird, wie es bei Absperrschiebern
anderer Bauart bereits bekannt ist.
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Wenn das ganze Verschlußstück mit einem Gummimantel umhüllt wird,
wobei dann die Außenfläche des Mantels mit der Außenfläche der Dichtung übereinstimmt,
wird der Strömung jeder Angriffspunkt genommen. Außerdem hat das Einhüllen des Verschlußstückes
durch den Gummimantel noch den weiteren Vorteil, daß die Maßhaltigkeit des Verschlußstückes
verbessert wird. Die Außenform der Verschlußstücke hat Toleranzen, da sie gegossen
wird. Wenn aber das Verschlußstück beim Zusammenvulkanisieren mit der Dichtung gleichzeitig
mit einem Gummimantel versehen wird, ist die Außenform des Verschlußstückes durchdieVulkanisationsform
festgelegt und liegt damit in engeren Toleranzgrenzen.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen
an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Ab-
sperrschieber
gemäß der Erfindung und F i g. 2 einen Querschnitt, wobei in beiden Figuren
das Verschlußstück mit Dichtung und Druckstück in der linken Hälfte in Ansicht gezeigt
ist.
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Das Gehäuse 1 mit dem Durchflußrohr 2 hat einen im Querschnitt
ovalen Gehäuseaufsatz 3. Die lange Achse des ovalen Querschnitts liegt quer
zur Achse des Durchflußrohres 2 und ist länger als der Durchmesser des Durchflußrohrs.
Entsprechend geht die Innenfläche 4 des ovalen Gehäuseaufsatzes 3 in dem
in F i g. 2 gezeigten Querschnitt des Absperrschiebers über keilförmig nach
unten zulaufende Flächen 5 in die zylindrische Innenwand 6 des Durchflußrohres
über. Im Deckel 7 des Gehäuseaufsatzes 3 ist die Schieberspindel
8 in bekannter Weise gegen Axialverschiebung festgehalten.
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. Für den Abschluß des Durchflußrohres 2 dient das Verschlußstück
9. Dieses hat, in Richtung der Achse des Durchflußrohres 2 gesehen, unten
eine der Innenwand 6 des Durchflußrohres 2 gegenüberstehende, teilzylindrische
Fläche 10, an die sich nach oben in Form eines Keils auseinanderlaufende
Seitenflächen 11 anschließen. Nach oben ist das Verschlußstück
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durch eine gewölbte Fläche 12 abgeschlossen.
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In der teilzylindrischen Fläche 10 und den Seitenflächen
11 ist eine in einer Querebene liegende Nut 15 vorgesehen. In diese
Nut 15 ist eine etwas über die Außenfläche des Verschlußstückes
9 vorspringende Dichtung 16 einvulkanisiert, und zwar gleichzeitig
mit dem Vulkanisieren einer mit ihr aus einem Stück bestehenden Dichtplatte
17 auf die gewölbte Oberfläche 12 des Verschlußstückes 9.
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Die Dichtplatte 17 hat in einer Projektion in Richtung der
Spindelachse einen- der Innenfläche 4 des ovalen Gehäuseaufsatzes 3 entsprechenden
ovalen Umriß. Aus F i g. 1 ist ersichtlich, daß das ganze Verschlußstück
9 von einer Gummibülle 9 a umgeben ist.
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Die Dichtplatte 17 ist von einem Druckstück 19
überdeckt,
das einen mit der Dichtplatte 17 in Berührung stehenden Flanschteil 20 aufweist.
Das Druckstück 19 weist eine in Richtung der Achse des Durchflußrohres 2
quer hindurchragende Aussparang 21 auf, die dem Umriß der Spindelmutter 22 entspricht.
Außerdem hat das Druckstück Durchbrüche 23, durch welche durch die Dichtplatte
17
hindurchgehende, mit dem Verschlußstück 9 aus einem Stück bestehende
Fortsätze 24 nach oben hindurchragen. Diese Fortsätze 24 haben eine Hakenschulter
25, mit der sie hinter einen an der Spindelmutter vorgesehenen Ansatz
26 greifen. Der Zusammenbau des Verschlußstückes 9 und des Druckstückes
19 kann in einfacher Weise dadurch geschehen,
daß nach dem
lEndurchstecken der Forts#ätze 24 durch die Durchbrüche 23 die Spindelmutter
22 seitlich in die Aussparung 21 des Druckstückes eingeschoben wird, wobei die Ansätze
26 unter die Hakenschultem 25 greifen. Durch die Elastizität der Dichtplatte
17 werden die untere Begrenzungsfläche 27 der Aussparung 21 des Druckstückes
19 in Anlage an der Unterfläche der Spindelmutter 22 und deren Ansätze
26 wiederum an den Hakenschultern 25 der Verschlußstückfortsätze 24
gehalten.
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Beira Drehen der Spindel bewegen sich Druckstäck und Verschlußstüdk
als Einheit nach oben und unten. In den F i g. 1 und 2 ist die Stellung gezeigt,
bei welcher beim Abwärtsbewegen dieser Einheit die Dichtung mit ihrem Teil
16 in Anlage an den Innenflächen 5 und 6 des Gehäuses
gekommen ist. Beim Weiterdrehen der Spindel 8 drückt die Spindelmutter
22 gegen die untere Begrenzungsfläche 27 der Aussparung 21 des Druckstückes,
so daß dieses die Dichtplatte 17 in dem Zwischenraum zwischen ihm und der
gewölbten Oberfläche 12 des Verschlußstückes 9 zusammendrückt, wobei die
Dichtplatte 17
aus dem Zwischenraum heraus und in Anlage an die Innenfläche
4 des Gehäuseaufsatzes gedrückt wird. Beim öffnen des Ventils geht zunächst das
Druckstück mit der Spindelmutter zusammen zurück, bis der Ansatz 26 der Spindelmutter
unter die Hakenschulter 25 greift und dann auch das Verschlußstück
9 mit zurücknimmt.