DE2506951A1

DE2506951A1 - Absperrorgan

Info

Publication number: DE2506951A1
Application number: DE19752506951
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Schlumberger SA
Current assignee: Schlumberger SA
Priority date: 1974-03-25
Filing date: 1975-02-19
Publication date: 1975-10-09
Also published as: NL7503505A; IT1041368B; FR2266069A1; ES435062A1; FR2266069B1; BE825321A

Description

Unser Zeichen: M 1332

Absperrorgan

Die Erfindung betrifft Absperrorgane und insbesondere Schieber. Solche Schieber haben ein Gehäuse mit einem Ein- und einem Austrittsstutzen und einem Sitz, der mit einem Verschlußelement zusammenarbeitet,das durch eine Spindel gegenüber dem Sitz zu verschieben ist.

Die bekannten Absperrorgane dieser Art sind in verschiedener Weise ausgebildet- Unter allen diesen Ausbildungen gibt es eine, welche insofern von Bedeutung ist, als sie ein einstückiges Gehäuse hat, das in einem Arbeitsgang gegossen ist. Durch die Herstellung des Gehäuses in einem einzigen Arbeitsgang können die Herstellungskosten gesenkt werden. In ein solches einstückiges Gehäuse wird das Ver-Bchlußelement durch einen der Stutzen eingesetzt und dann durch irgendwelche Mittel mit der Betätigungsspindel verbunden.

Bei einem Schieber wird die von dem Sitz begrenzte Austrittsöffnung von dem Verschlußelement abgedeckt, und das Verschlußelement befindet sich im allgemeinen vor dieser öffnung. Bei seiner Bewegung gleitet das Verschlußelement somit etwa in der Ebene, welche die Vorderseite des Sitzes enthält. Damit das Verschlußelement

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sich richtig vor den Sitz stellen kann, hat es im allgemeinen die Form eines Keiles, der mit Rampen zusammenarbeitet, deren Gleitfläche mit der Sitzebene einen Winkel einschließt, welcher gleich dem Flächenwinkel ist, der durch die beiden Seitenflächen des kegelförmigen Verschlußelementes gebildet wird. Das Verschlußelement legt sich infolgedessen unter der Wirkung der von der Gleitebene der Rampen ausgehenden Reaktionskräfte vollständig an den Sitz an. Nach Andrücken an den Sitz muß der Schieber theoretisch dicht sein.

Bei AbsperrOrganen mit einstückigem Gehäuse sind die Rampen nur in dem unteren Teil des Gehäuses vorhanden, um möglichst wenig Platz zu beanspruchen. Sie könnten sonst den Durchtritt des Verschlußelementes in das Gehäuse des Absperrorganes behindern. Die Handhabung des Verschlußelementes in dem Gehäuse des Absperrorgans muß jedoch möglichst leicht sein.

Bei den bekannten Absperrorganen bilden das Verschlußelement und die Betätigungsspindel zusammen theoretisch ein starres Ganzes, das sich auf dem Gehäuse an seinen beiden am weitesten voneinander befindlichen Enden abstützt. Die erste Abstützstelle ist diejenige Gehäusestelle, wo die Betätigungsspindel hindurchgeht, während die zweite Abstützstelle von den Gleitrampen gebildet wird, an denen das Verschlußelement anliegt. Diese Stelle ist in der Tat diejenige Stelle des Gehäuses, welche von der sogenannten ersten Abstützstelle die größte Entfernung hat.

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Wird ein so gebautes Absperrorgan Unter bestimmten Bedingungen, insbesondere unter verhältnismäßig hohen Drücken, benutzt, so fehlt es an der gewünschten Dichtigkeit. Insbesondere unter der Druckeinwirkung unterliegt das aus dem Verschlußelement und der Spindel bestehende Gebilde einer Verbiegung und das Verschlußelement löst sich in dem Bereich zwischen seinen vorgenannten Absützstellen von dem Sitz ab. Die Ablösung des Verschlußelementes von seinem Sitz beruht nicht unbedingt nur auf dem Flüssigkeitsdruck. Vielmehr kann das Ablösen des oberen Teiles des Verschlußelementes auch durch die Reaktionskraft des Sitzes in Abhängigkeit von seiner Neigung gegenüber der Achse der Betätigungsspindel verursacht werden. Diese Reaktionskraft entsteht durch die axiale Belastung, welche durch das Betätigungsmoment der Spindel hervorgerufen wird. Als unvermeidliche Folge davon ist das Absperrorgan undicht.

Die Erfindung hat die Aufgabe, diesen Mangeln . abzuhelfen.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Absperrorgan mit einem einstückigen Gehäuse mit einem Ein- und einem Austrittsstutzen, mit einer in dem Gehäuse verlaufenden. Betätigungsspindel, einem von dem Ende dieser Spindel getragenen Absperrorgan, von flächenwinkliger Gestalt und einem mit einem der Stutzen des Gehäuses verbundenen Sitz, der eine im wesentlichen kreisförmige Austrittsöffnung begrenzt und wobei das Verschlußelement vor dem Sitz mit Flächenberührung -

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verschiebbar angeordnet ist und durch Rampen gegen den Sitz gedrückt wird, deren Gleitebene mit der Sitzebene einen Winkel einschließt ,der gleich dem Flächenwinkel des Verschlußelementes ist. Dieses Absperrorgan kennzeichnet sich dadurch, daß wenigstens zwei Rampen vorhanden sind, die sich beiderseits des keinen Sitz tragenden Stutzens befinden und im wesentlichen in einer Ebene angeordnet sind, die durch die Achse der Betätigungsspindel und durch die Achse des die Rampen tragenden Stutzens hindurchgeht, wobei der diametrale Abstand, der die beiden Rampen bezüglich der Achse des die Rampen tragenden Stutzens trennt, kleiner ist als die größte der Querabmessungen der mit dem Sitz zusammenarbeitenden Seite des Verschlußelementesund im wesentlichen gleich dem Durchmesser der von dem Sitz begrenzten Öffnung ist, während der die Rampen tragende Stutzen auf wenigstens einem Bereich seines inneren Querschnittes auf einer im wesentlichen rechtwinklig zu der obengenannten Ebene verlaufenden Richtung eine längliche Öffnung aufweist, welche die Einbringung des Verschlußelement es in den von den Gleitebenen des Sitzes undder Rampen begrenzten Flächenwinkelraum ermöglicht.

Weiterhin hat die Erfindung ein Verfahren zur Montage des vorstehend gekennzeichneten Absperrorgans zum Gegenstand, welches sich dadurch kennzeichnet, daß das Verschlußelement in den winkelflächigen Teil mit seiner Kante in einer Stellung eingebracht wird, die von der normalen Betriebsstellung verschieden ist, worauf man dem Verschlußelement eine Drehung erteilt, um es in

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seine normale Stellung zu bringen und worauf das Verschlußelement dann mit der Betätigungsspindel verbunden wird.

Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und Zeichnung, welche ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.

In der Zeichnung sind:

Mg. 1 eine Stirnansicht einer Ausführungsform des Schiebers gemäß der Erfindung und

Fig. 2 ein Längsschnitt nach linie I - II des Schiebers nach Fig. 1,-

Da die beiden Figuren die gleiche Vorrichtung darstellen, bezeichnen gleiche Bezugszahlen gleiche !eile.

Der in den Figuren dargestellte Schieber hat ein einstückiges Gehäuse 1, welches in seiner endgültigen Gestalt unmittelbar durch Guß hergestellt ist. Das Gehäuse benötigt dann noch einige kleine zusätzliche Bearbeitungen, durch die es vollständig betriebsbereit wird.

In der dargestellten Ausführungsform hat das Gehäuse einen Stutzen 2, der in der Mehrzahl der Fälle der Eintrittsstutzen ist. Weiterhin hat das Gehäuse einen Austrittsstutzen 3. Wie bei jedem Schieber hat das Gehäuse 1 einen Sitz 4, der eine AustrittsÖffnung 5 für das strömende Medium umgibt.

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Die Öffnung 5 kann durch ein Verschlußelement 6 abgedeckt werden, das mittels einer Antriebsspindel 7 verschoben werden kann. Bei Betätigung der Spindel 7 bewegt sich das Verschlußelement 6 mit seiner ebenen Fläche 8 auf der entsprechenden ebenen Fläche 9 des Sitzes 4.

Wird das Verschlußelement 6 in seine Endstellung abgesenkt, so deckt es die Öffnung 5 vollständig ab, so daß sich der Schieber in seiner Verschlußstellung befindet« In dieser Schlußstellung muß der Schieber vollkommen dicht sein, d. h. es darf in der Stromrichtung keinen Durchlaß geben. Um eine vollständige Abdichtung des Schiebers zu erreichen, muß das Verschlußelement 6 einwandfrei ■ an der Fläche des Sitzes 4 anliegen.

Das Verschlußelement 6 hat die Form eines Keiles. Seine stromaufwärts bzw. stromabwärts gerichteten Seiten 8 und 10 bilden also einen Flächenwinkel. Wenn das Verschlußelement mittels der Betätigungsspindel 7 gegenüber dem Sit!? abwärts gleitet, so arbeiten die Seiten 8 und 10 einerseits mit der Fläche 9 des Sitzes und andererseits mit clen beiden Flächen 11 und 12 der beiden Rampen 13 und 14 zusammen. Die Seite 10 des Verschlußelementes 6 wird von Teilen der Ebene der beiden Gegenrampen 25 und gebildet, die mit dem Verschlußelement 6 aus einem Stück bestehen.

Die Ebene dieser beiden Flächen 11 und 12 und die Gleitebene 9 des Sitzes 4 bilden auch einen Flächen-

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winkel, der etwa die gleiche Größe hat wie der Flächenwinkel, den die Ebenen der Flächen des Verschlußelementes bilden. Somit wird das Verschlußelement, wenn es sich vor der Öffnung 5 befindet, unter Einwirkung der Reaktionskraft an den Rampenseiten, die eine Komponente der von der Antriebsspindel ausgeübten Kraft ist, fest gegen den Sitz gedruckt.

Die beiden Rampen 13 und 14 liegen sich in dem Stutzen 2 diametral gegenüber. Sie sind im Innern des Stutzens 2 derart angeordnet, daß ihre Stellung R 1 bzw. R 2 in dem Stutzen sich in der durch die Achse der Betätigungsspindel und durch die Achse des Stutzens 2 bestimmten Ebene befinden. Somit liegen die Stellung R 1 der Rampe 13, die Stellung R 2 der Rampe 14 und die Stellung der Öffnung 15 des Gehäuses 1, durch welche die Betätigungsstange 7 hindurchgeht, in der vorgenannten Ebene.

Der Vorteil einer solchen Konstruktion liegt auf der Hand. Das von der Betätigungsspindel 7 und dem Verschlußelement 6 gebildete Ganze hat dann, wenn das Verschlußelement die Öffnung 5 abdeckt, eine DreipunktabStützung. Die drei Abstützungsstellen sind in der vorstehend beschriebenen Weise gegeneinander ausgerichtet. Infolgedessen ist das aus der Betätigungsspindel und dem Verschlußelement bestehende Gebilde nicht mehr irgendwelchen Biegungsbeanspruchungen unterworfen, die bei den vorbekannten Schiebern üblicherweise auftreten, wenn sie ein einstückiges Gehäuse haben.

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Damit die beiden Rampen ihre Funktion richtig erfüllen können, nämlich das Verschlußelement zuverlässig gegen den Sitz zu drücken, ist es notwendig, daß ihr gegenseitiger Abstand kleiner ist als der Durchmesser des Verschlußeleraentes, welches im allgemeinen einen etwa zylindrischen Umriß hat. Die Breite der beiden Rampen muß ausreichend sein, damit sich eine mit dem Gehäuse 1 verbundene Masse ergibt, welche den Beanspruchungen widerstehen kann, welche von dem Verschlußelement herrühren, wenn dieses gegen den Sitz bewegt wird. Im übrigen ist es notwendig, daß die beiden Rampen nicht zu lang sind, weil, wie schon erwähnt, das Verschlußelement durch den die Rampen tragenden Stutzen in das Schiebergehäuse eingeführt werden muß. Die beiden Rampen haben zweckmäßig äas Aussehen eines Ringteiles.

Um das Verschlußelement in den Flächenwinkel einführen zu können, der von den Flächen des Sitzes und der Rampen gebildet wird, hat der Stutzen 2, welcher die beiden Rampen trägt, wenigstens auf einem Teil seines inneren Querschnittes solche Abmessungen, daß sie die Einführung des Verschlußelementes 6 nicht verhindern. Der Teil dieses Querschnittes hat in Richtung der Achse 16, die zu der Achse 17 der Betätigungsspindel rechtwinklig verläuft, eine längliche Form. Der besagte Querschnittsteil wird im wesentlichen durch die Randabschnitte 18 und 19 des Stutzens 2 und durch die Ränder 20 und 21 der Rampen 13 und 14 begrenzt. Es handelt sich dabei um die Ränder, welche der Mitte des Stutzens zugekehrt sind.

Die beschriebene längliche Form des Querschnittes ermöglicht die Einführung des Verschlußelementes 6

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zwischen den Rampen 13 und 14 und dem Sitz 4» vorausgesetzt, daß die Querabmessung dieses Querschnittsteiles etwas größer ist als wenigstens die Größte der Abmessungen des Umrisses des Verschlußelementes.

Durch eine derartige Formgebung des Schiebergehäuses ist es möglich, das Verschlußelement mit seiner Kante zunächst einmal in einer Stellung einzuführen, die von der !Tormalstellung abweicht, welche das VerscLlußelement haben muß, wenn es mit der Betätigungsspindel verbunden ist. Nach Einführung des Verschlußelementes in das Schiebergehäuse in der vorgenannten ersten Stellung genügt es, das Verschlußelement in dem Gehäuse nach oben, d. h. in Richtung auf die Öffnung 15$zu verlagern, um dann im Innern des Raumes 22 in seine end- . gültige Stellung gebracht zu werden. Der Raum 22 hat genügende Abmessungen, damit das Verschlußelement 6 nötigenfalls Dreh- oder Verschiebungen ausführen kann. Nach Ausrichtung des Verschluß- elementes in die Normalstellung wird das Verschlußelement mit der Betätigungsspindel 7 verbunden.

Das Verschlußelement 6 kann mit der Betätigungsspindel 7 in verschiedener Weise verbunden werden. So ist eine nachgiebige Kupplung dieser beiden Eeile möglich, bei welcher die Betätigungsspindel au dem Verschlußelement 6 bei dessen Verschiebung keine bestimmte bevorzugte Richtung haben muß.

Das Verschlußelement kann sich nämlich an der Ebene der Fläche des Sitzes 4 an den beiden (^leitflächen

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und 12 der beiden Rampen 13 und 14 und gegebenenfalls auch noch an nicht dargestellten Führungsschienen unmittelbar selbst ausrichten.

Man kann die Montage des Verschlußelementes 6 in dem Schiebergehäuse noch vereinfachen. Zu diesem Zweck weist das Verschlußelement 6 gerade unterhalb des Teiles seiner Fläche 10, die auf der Fläche der Rampe 13 gleitet, eine Ausnehmung 23 auf. Infolgedessen hat das Verschlußelement 6 zwischen dem Boden dieser Ausnehmung und der gegenüberliegenden Fläche 8 des Verschlußelementes eine geringe Stärke. Diese Stärke ist kleiner als der kürzeste Abstand zwischen der Rampe 13 und der Gleitfläche des Sitzes 4. Durch diese Ausbildung. des Verschlußelementes 6 wird seine Montage in dem Schiebergehäuse sehr erleichtert. Die Einführung in das Gehäuse erfolgt hier fast unmittelbar in die ITormalstellung* Das Verschlußelement wird schräg eingeführt, damit der Boden der Ausnehmung 23 mit dem Ende 20 der Rampe 13 in Berührung kommt. A.uf diese Weise befindet sich der dicke Teil 24 des Verschlußelementes 6 teilweise bereits in dem Raum Nun folgt eine Schwenkbewegung des Verschlußelementes um die Kontaktstellen der Rampe 13 und des Bodens der Ausnehmung 23. Dadurch kommt das Verschlußelement in eine Stellung, in welcher es auf der Betätigungsspindel 7 befestigt werden kann., ohne daß es vorher noch eine andere Bewegung auszuführen hat, wie dies bei der vorher beschriebenen Montage der Fall ist.

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Claims

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Pat entansprüche

Ij Absperrschieber mit einem einstückigen Gehäuse mit einen Ein- und einem Auslaßstutzeri, einem keilförmigen Verschlußelement, einer dieses in dem Gehäuse betätigenden Spindel und einem an einem der Stutzen befindlichen, dessen etwa kreisförmige Durchflußöffnung umgebenden Sitz, vor dem das Verschlußelement unter Andruck durch Rampen . verschiebbar ist, deren Gleitfläche mit der Sitzfläche einen Winkel bildet, der im wesentlichen dem Keilwinkel des Verschlußelementes entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Rampen vorhanden sind, die beiderseits des sitzlosen Stutzens in einer Ebene angeordnet sind, die die Achse der Betätigungsspindel und die Achse des die Rampen tragenden Stutzens enthält, wobei der diametrale Abstand der beiden Rampen gegenüber der Achse des letztgenannten Stutzens kleiner als die größte Querabmessung der mit dem Sitz zusammenarbeitenden Fläche des Verschlußelementes und i.m wesentlichen gleich dem Durchmesser der von dem Sitz begrenzten Durchflußöffnung ist, und daß der rampentragende Stutzen wenigstens auf einem iDeil seines inneren Querschnittes in einer zu der vorgenannten Ebene etwa rechtwinklig verlaufenden Richtung eine längliche lichte Weite aufweist, die die Einführung des Verschlußelementes in den von den Gleitflächen des Sitzes undder Rampen begrenzten Winkelraum gestattet.

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2. Verfahren zur Montage des Schiebers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußelement in den von den Gleitflächen des Sitzes und der Rampen begrenzten Winkelraum mit seiner Kante in einer Stellung eingeführt wird, die von seiner normalen Betriebsstellung abweicht, worauf das Verschlußelement eine Drehung in seine !formalstellung erhält und mit der Betätigungsspindel verbunden wird.
3. Schieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußelement zwischen den bei seiner Gegenüberstellung mit dem Sitz mit den Rampen •zusammenarbeitenden Flächenteilen eine Vertiefung aufweist, wobei der Abstand zwischen dem Boden der Vertiefung und der mit dem Sitz zusammenarbeitenden Fläche des Verschlußelementes kleiner ist als der Abstand der die erste Rampe, die sich zwiscnen der anderen Rampe und der der Betätigungsspindel Purchtritt gewährenden Öffnung befindet, von dem am nächsten liegenden Sitzflächenteil trennt.
4. Verfahren zur Montage des Schiebers nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,, daß das Verschlußelement in das Gehäuse schräg in einer fast normalen Stellung eingeführt wird, wobei der Boden der Vertiefung mit dem Rand der ersten Rampe zusammentrifft, worauf das Verschlußelement durch eine Schwenkbewegung etwa um diesen Rand der ersten Rampe in seine Normalstellung gebracht und mit der Betätigungsspindel verbunden wird.
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