DE2204987C3 - Absperrschieber mit Abdichtschmierung - Google Patents

Description

den Stirnflächen der Sitzringe parallel verläuft

Bei einer solchen Ausbildung können drei Zonen unterschieden werden, nämlich die innere Dichtzone, die radial zwischen dem Durchmesser des Durchgangskanals und dem Außendurchmesser der Ringnut gelegen ist und in der verhältnismäßig geringe Flächenpressungen wirken, eine mittlere Zone zwischen dem Außendurchmesser der Ringnut und dem Außendurchmesser des, zylindrischen Vorsprungs, auf dem die erhöhten Flächenpressungen wirken und eine äußere Zone außerhalb des Vorsprungdurchmessers, in der die Flächenpressungen wieder stark abfallen. Hierbei ist nicht nur die Abdichtung auf der mittleren Ringzone noch zuverlässiger, sondern das Schmiermittel gelangt auch noch zuverlässiger in die Ringnut und zwischen die inneren Dichtungsflächen.

Die gleichen Wirkungen können in einer anderen vorteilhaften Ausbildung dadurch erzielt werden, daß im Durchgangskanal jedes Sitzrings eine zylindrische Ausdrehung ausgeführt wird, deren Durchmesser nicht kleiner ais der innendurchmesser der Ringnut und nicht größer als ein den Schmierungskanal einschließender Durchmesser ist und von dem wenigstens eine Stirnflankc der Stirnfläche der Sitzringe parallel verläuft Bei einer solchen Ausbildung kann die Schieberplatte dünner ausgebildet sein, ohne daß die Flächenpressungen im Bereich der inneren Zone der Dichtfläche unzulässig ansteigen.

Die Erfindung wird nachfolgend durch die Beschreibung von Ausführungsbeispieien anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen erfindungsgemäßen Absperrschieber im Längsschnitt;

Fig.2 die Einzelheit A aus Fig. 1 in vergrößertem Maßstab;

F i g. 3 die Einzelheit A aus F i g. 1 in einer anderen Ausführung.

Der Absperrschieber hat ein Gehäuse 1 mit zwei gleichachsigen Durchgangskanälen 2 für das Strömungsmedium (Flüssigkeit oder Gas), die in die vom Gehäuse gebildete Schieberkammer 3 münden. Beidseits des Gehäuses 1 befinden sich Anschlußflansche 4 zum Anschließen von Rohrleitungen.

Mittig in der Schieberkammer 3 befindet sich eine Schieberplatte 5, die quer zur Achse der Durchgangskanäle 2 hin- und herbeweglich antreibüar ist. Hierzu ist die Schieberplatte 5 an ihrem oberen Ende über eine Spindelmutter 6 mit einer Spindel 7 verbunden, die an ihrem freien Ende außerhalb des Gehäuses 1 ein Handrad 8 trägt.

Die Schieberkammer 3 des Gehäuses 1 ist oben mit einem Deckel 9 abgeschlossen, durch dessen Bohrung die Spindel 7 hindurchgeht. In dieser Deckelbohrung ist um die Spindel 7 herum eine die Spindel 7 abdichtende Stopfbuchse 10 angeordnet, und auf den Deckel 9 ist eine die Axialbelastung aufnehmende Kappe 11 aufgeschraubt.

In der Schieberkammer 3 sind beiderseits der Schieberplatte 5 Sitzringe 12 eingebaut, die mit den Dtirchgangskanälen 2 im Gehäuse 1 gleichachsige Durchgangskanäle 13 aufweisen. Diese Sitzringe 12 sind dadurch im Gehäuse 1 gehalten, daß in diesem an der Stelle der Mündung der Durchgangskanäle 2 konzentrische Ausnehmungen 14 vorgesehen sind, in welche entsprechende zylindrische Vorsprünge 15 der Sitzringe 12 greifen.

An der der Schieberplatte 5 zugekehrten Stirnfläche hat jeder Sitzring 12 eine zur Schmierung dienende geschlossene Ringnut 16, die zu seinem Durchgangskanal 13 konzentrisch verläuft, sowie eine nahgelegene Mündung eines Schmierungskanals 17, der mit der Ringnut 16 bei geschlossenem Absperrschieber (wie in den Zeichnungen dargestellt) durch eine Tasche 18 in der Schieberplatte 5 in Verbindung tritt

Der Schmierungskanal 17 steht mit einem Schmierstoffspeicher 19 in Verbindung, der im Oberteil des Sitzrings 12 ausgeführt ist und einen den Druck des

ίο Strömungsmediums in der Schieberkammer 3 auf das Schmiermittel B im Schmierstoffspeicher 19 übertragenden Kolben 20 enthält

Die Ringnut 16 und die Mündung des Schmierungskanals 17 auf der Stirnfläche jedes Stirnrings 12 liegen innerhalb eines Kreises, dessen Durchmesser D\ den Durchmesser D des zylindrischen Vorsprungs 15 dieses Sitzrings 12 nicht übersteigt und beim betrachteten Ausführungsbeispiel gleich ist

Innerhalb dieses Kreises wirken zwischen den Berührungsflächen der Sitzringe 12 · :,d der Schieberplatte 5 erhöhte, jedoch gleichmäßig verteilte spezifische Drücke (Flächenpressungen).

Der Durchmesser D\ dieses Kreises darf den Durchmesser D des zylindrischen Vorsprungs 15 der Sitzringe 12 nicht übersteigen, da außerhalb dieses Kreises die spezifischen Drücke stark abnehmen.

Die erhöhten spezifischen Drücke zwischen den Sperrflächen außerhalb des Außendurchmessers der Ringnut 16 gewährleisten eine zuverläsrige Abdichtung

in und ein Durchsickern des Strömungsmediums (durch Mikroundichtheiten zwischen der Schieberplatte 5 und den Sitzringen 12) in die Mündung des Schmierungskanals 17 ist ausgeschlossen. Die Gefahr des Eindringens des Strömungsmediums besteht dabei vor allem von

)5 außen her, wie dies in F i g. 2 und 3 durch einen kurzen Pfeil angedeutet ist. Durch die vorliegende Ausbildung wird jedoch eine sichere Abdichtung des Schiebers selbst bei niedrigeren Drücken des Arbpitsmediums erreicht.

Die Schieberplatte 5 besteht aus zwei parallelen Bac'.en 5a und 5£>die auf ihrer Innenseite Sitze für (nicht gezeigte) Federn aufweisen, die zwischen den Backen 5a und 5b angeordnet werden, diese spreizen und dadurch auf die Sitzringe 12andiücken.

Im Unterteil der Backen 5a und 5b sind durchgehende gleichachsige Bohrungen 5c zum Durchtritt des Strömungsmediums in der Offenstellung fluchtend mit den Durchgangskanälen 13 und 2 ausgeführt.

Bei der in F i g. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform ist

^r>n in jeder Schieberplattenbacke 5a und 5b ein geschlossener zylindrischer Hohlraum 21 vorgesehen, dessen Stirnwandungen 22 zu den Sperrflächen der Sitzringe i2 parallel verlaufen und dessen Durchmesser c/, dem Außendurchmesser c/der Ringnut 16 gleich ist. Die sich dabei ergebende <>?ringe Wandstärke und gröüere Nachgiebigkeit der Schieberplatte bewirkt eine Herabsetzung der spezifischen Drücke zwischen dieser und dem Sitzring 12 auf dem inneren Bereich zwischen dem Durchmesser d de Ringnut 16 und dem Durchmesser

Mi des Durchgangskanals 13 im Sitzring 12, was zur leichteren Verdrängung des Strömungsmediums aus der Ringnut beiträgt

Bei der in F i g. 3 dargestellten Ausführungsform wird die gleiche Wirkung dadurch erreicht, daß im Durch-

'V-. gangskanal 13 jedes Sitzrings 12 eine zylindrische Ausdrehung 23 vorhanden ist, deren Durchmesser cfe dem Außendurchmesser t/der Ringnut 16 gleich ist und deren Stirnflanken 24 der Stirnfläche des Sitzrings 12

parallel verlaufen.

Die Wirkungsweise des beschriebenen Absperrschiebers besteht im folgenden:

Vor dem Inbetriebsetzen des Schiebers werden die Schmierstoffspeicher 19 in den Silzringen 12 mit einem Schmiermittel gefüllt, welches durch die Schmierungskanäle 17 in die Ringnuten 16 tritt und die Berührungsflächen der Sitzringe 12 und der Schieberplatte 5 abdichtet.

In geöffneter Stellung des Absperrschiebers fallen die •Durchgangsbohrungen 5cin den Schieberbacken 5a und 56 der Schieberplatte 5 mit den Durchgangskanälen 13 der Sitzringe 12 und den Durchgangskanälen 2 im Gehäuse 1 zusammen. Die Mündung des Schmierung^ (canals 17 ist dabei von der Schieberplatte überdeckt. (5 Das Strömungsmedium füllt dabei unter dem in der Strömung herrschenden statischen Druck die Schieberkammer 3, so daß zwischen dieseii und dem Strömungskanal kein Druckgefälle besteht. Das abdichtende Schmierstoffsystem befindet sich dabei im Gleichgewicht.

Während des Schließens des Absperrschiebers, d. h. der Abwärtsbewegung der Schieberplatte 5 wird die untere Umfangshälfte der Ringnut 16 bloßgelegt, so daß das Strömungsmedium eindringen und das Schmiermittel herausspülen kann. Wenn dann die Schieberplatte 5 ihre untere Stellung erreicht hat und der Absperrschieber sich in der Schließstellung befindet, ist die Ringnut 16 wieder auf ihrem gesamten Umfang überdeckt. In dieser Stellung verbindet die Tasche 18 den Schmierungskanal 17 mit der Ringnut 16.

Im rechts gelegenen Durchgangskanal herrscht jetzt ein geringer Druck, und der Druck des Strömungsmediums in der Schieberkammer 3 wirkt infolge des entstandenen Druckunterschieds auf den Kolben 20 im Schmierstoffspeicher 19 ein und verdrängt das Schmiermittel durch den Schmierungskanal 17 über die Tasche 18 in die Ringnut 16. Dabei füllt das Schmiermittel auch die untere Umfangshälfte der Ringnut 16 wieder aus und verdrängt das weniger zähe Strömungsmedium in den Durchgangskanal 13.

Beim öffnen des Absperrschiebers 5 wiederholt sich der Vorgang der Herausspülung des Schmierungsmittels und des Druckausgleiches in der Schieberkammer 3 des Gehäuses 1 und in den Durchgangskanälen 2.

Der vorgeschlagene Absperrschieber funktioniert auf die beschriebene Weise im ganzen Bereich der Betriebsdrücke.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Absperrschieber, der ein Gehäuse mit zwei gleichachsigen Durchgangskanälen für ein Arbeitsmedium enthält, die mit einer zwischen ihnen liegenden Kammer in Verbindung stehen, in welcher sich eine bewegliche Schieberplatte und an dieser beiderseits anliegende, mit den Durchgangskanälen kommunizierende Sitzringe befinden, von denen jeder an der der Schieberplatte abgewandten Seite einen zylindrischen Vorsprung aufweist, der in eine entsprechende, zum Durchgangskanal konzentrische Ausnehmung im Gehäuse eingreift, und an der der Schieberplatte zugekehrten Stirnfläche die Mündung eines Schmierungskanals, der mit einem Schmierstoffspeicher verbunden ist, sowie eine zum Durchgangskanal konzentrische Ringnut für die Abdichtschmierung aufweist, weiche innerhalb eines Kreises liegt dessen Durchmesser den Durchmesser des zylindrischen Vorsprungs des Sitzringes nicht übersteigt, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündung des Schmierungskanals (17) ebenfalls innerhalb des Kreises liegt, dessen Durchmesser (D_x) den Durchmesser (D) des zylindrischen Vorsprungs (15) des Sitzrings (12) nicht übersteigt

2. Absperrschieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Schieberplatte (5) den Ringnuten (16) der Sitzringe (12) gegenüber zumindest ein geschlossener zylindrischer Hohlraum (21) vorgesehen wird, dessen Durchmesser (D\) nicht kleiner als dei Innendurchmesser der Ringnut (16) und nicht größer als d:r dun.\ die Mündung des Schmierungskanals (17) definierte Durchmesser ist und dessen Stirnwandung (22) χ ■ den Stirnflächen der Sitzringe (12) parallel verläuft.

3. Absperrschieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Durchgangskanal (13) jedes Sitzrings (12) eine zylindrische Ausdrehung (23) ausgeführt wird, deren Durchmesser (Di) nicht kleiner als der Innendurchmesser der Ringnut (16) und nicht größer als ein den Schmierungskanal (17) einschließender Durchmesser ist und deren Stirn flanken (24) der Stirnfläche der Sitzringe (12) parallel verlaufen.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Absperrschieber, der ein Gehäuse mit zwei gleichachsigen Durchgangskanälen für ein Arbeitsmedium enthält, die mit einer zwischen ihnen liegenden Kammer in Verbindung stehen, in welcher sich eine bewegliche Schieberplatte und an dieser beiderseits anliegende, mit den Durchgangskanälen kommunizierende Sitzringe befinden, von denen jeder der der Schieberplatte abgewandten Seite einen zylindrischen Vorsprung aufweist, der in eine entsprechende, zum Durchgangskanal konzentrische Ausnehmung im Gehäuse eingreift, und an der der Schieberplatte zugekehrten Stirnfläche die Mündung eines Schrnierungskanals, der mit einem Schmierstoffspeicher verbunden ist, sowie eine zum Durchgangskanal konzentrische Ringnut für die Abdichtschmierung aufweist, welche innerhalb eines Kreises Hegt, dessen Durchmesser den Durchmesser des zylindrischen Vorsprungs des Sitzrings nicht übersteigt Ein solcher Absperrschieber ist aus der US-Patent* schrift33 14 442 bekannt

Bei dieser bekannten Ausbildung verläuft der Schmierungskanal vom Schmierstoffspeicher her kommend schräg nach außen und mündet außerhalb eines durch den zylindrischen Vorsprung definierten Kreises. Bei einer solchen Ausbildung besteht die Gefahr, daß vom Gehäuseraum her das Strömungsmedium zwischen die Sitzringe und die Schieberplatte eindringt und die weitere Zufuhr des Schmiermittels unterbricht.

Dies hängt damit zusammen, daß die maximalen Flächenpressungen zwischen Schieberplatte und Sitzringen in dem Bereich auftreten, wo die Sitzringe ihre größte Steifigkeit haben, und dies ist der ringförmige Bereich zwischen dem Durchgangskanal und dem Außendurchmesser des zylindrischen Vorsprungs, Geht man weiter nach außen, so fällt die Flächenpressung zwischen Sitzring und Schieberplatte schroff ab und kann sogar zu Null werden. Bei der bekannten Ausbildung mündet der Schmierungskanal also in einem Bereich verringerter Flächenpressungen.

Aus der deutschen Patentschrift 9 67 938 ist ein Absperrschieber bekannt, bei dem eine ringförmige Dichtzone zwischen Schieberplatte und Sitzringen dadurch in ihrer Wirkung verstärkt ist, daß eine innere Dichtungszone um einen geringen Betrag in der Größenordnung von 0,05 mm zurückgenommen ist. Dadurch erhöht sirh die Flächenpreösung in der Dichtzone, innerhalb welcher auch ein Schmierungskanal mündet.

Zwar ist bei dieser bekannten Ausbildung die Gefahr des Eindringens des Strömungsmediums verringert, dafür jedoch sind andere Nachteile vorhanden. Die Bearbeitung der Innendichtungsfläche der Sitzringe auf eine Größe von 0,05 mm setzt eine präzise und aufwendige Operation voraus, und selbst dann kann nicht sichergestellt werden, daß die gewünschten Verhältnisse im gesamten Temperatur- und Druckbereich aufrechterhalten bleiben. Außerdem entsteht durch die Vergrößerung der Flächenpressungen ein erhöhter Verschleiß.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines einfachen und zuverlässigen Absperrschiebers, bei dem der Verschleiß verringert und die Gefahr des Eindringens des Arbeitsmediums zwischen die Sitzringe und die Schieberplatte und damit die Gefahr der Blockierung der Schmiermittelzufuhr zuverlässig verhindert ist, und zwar im gesamten Bereich der Betriebsdrücke des Strömungsmediums.

Ausgehend von einer Ausbildung der eingangs genannten Art wird zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Mündung des Schmierungskanals ebenfalls innerhalb des Kreises liegt, dessen Durchmesser den Durchmesser des zylindrischen Vorsprunges des Sitzrings nicht übersteigt.

Bei einer solchen Ausbildung befindet sich der Schmierungskanal und die Ringnut im Bereich größerer Flächenpressungen, so daß die Gefahr des Eindringens des Schmiermittels beseitigt ist; dabei sind jedoch die Flächenpressungen ziemlich gleichmäßig, so daß kein lokal erhöhter Verschleiß auftritt.

Zur weiteren Vergleichmäßigung der auftretenden Flächenpressungen und zur Herabsetzung derselben in der inneren Dichtzöne ist es zweckmäßig, wenn in der Schieberplatte den Ringnuten der Sitzringe gegenüber zumindest ein geschlossener zylindrischer Hohlraum vorgesehen wird, dessen Durchmesser nicht kleiner als der Innendurchmesser der Ringnut und nicht größer als der durch die Mündung des Schrnierungskanals definierte Durchmesser ist und dessen Stirnwandung zu