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Die
Erfindung betrifft ein Absperrventil, mit dem insbesondere der Durchfluss
von Flüssigkeiten oder
Schlämmen
durch Rohrsysteme kontrolliert werden kann.
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Aus
US 30 00 608 ist ein solches
Absperrventil bekannt, welches zwei Gehäusehälften mit miteinander fluchtenden
Durchtrittsöffnungen
beinhaltet, wobei die Gehäusehälften Ausnehmungen
aufweisen, die einen Schlitz zur Aufnahme eines Sperrschiebers zwischen
den beiden Gehäusehälften bilden.
Zwischen den beiden Gehäusehälften sind
elastische Ventileinsätze
vorgesehen, welche jeweils ringförmig
ausgebildet sind und eine Durchtrittsöffnung aufweisen, die mit den
Durchtrittsöffnungen
der Gehäusehälften fluchten.
Diese elastischen Ventileinsätze
dienen zur Abdichtung des Sperrschiebers, wenn dieser zum Absperren
des Ventiles vollständig zwischen
die beiden Gehäusehälften eingeführt wird. Ähnliche
Absperrventile mit zwei Gehäusehälften und
einem Sperrschieber sind aus
US
3 333 816 ,
US 4 846
442 und
US 4 895 181 bekannt.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Absperrventil zu schaffen, welches in
geöffneter
Ventilposition die Geschwindigkeit des durch das Absperrventil strömenden,
Feststoffpartikel enthaltenden Fluides nicht verringert und in geschlossener
Position auch bei sich aufbauenden Feststoffpartikeln im Dichtbereich
eine sichere Abdichtung gewährleistet.
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Diese
Aufgabe wird mit einem Absperrventil mit den Merkmaler des Patentanspruches
1 gelöst.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen eines solchen Absperrventiles ergeben sich aus den
Unteransprüchen
2 bis 10.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Diese
zeigen in:
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1 in
einer Vorderansicht ein Absperrventil nach der Erfindung in offener
Stellung,
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2 in
einer Vorderansicht das Absperrventil nach 1 in geschlossener
Stellung,
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3 das
Ventil nach 1 in perspektivischer Explosionsdarstellung,
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4 eine
Vorderansicht eines elastischen Ventileinsatzes für das Absperrventil
nach 1,
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5 eine
Seitenansicht des Ventileinsatzes nach 4, teilweise
im Schnitt,
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6 einen
Schnitt gemäß der Linie
6-6 nach 4,
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7 eine
schematische Darstellung des Absperrventils nach 1 in
offener Darstellung mit schattierten Bereichen, welche die Ventilbereiche
zur Bildung einer fluiddichten Abdichtung in der offenen Ventilposition
zeigen,
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8 eine
Seitenansicht der geschlossen Ventilstellung nach 2 mit
beiderseits des Absperrventiles angeordneten Rohren,
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9 in
einem isometrischen Querschnitt die Anordnung nach 8 mit
einem Sperrschieber in einer halbgeschlossenen Position,
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10 einen
Schnitt gemäß der Linie
10-10 nach 1 und
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11 einen
Schnitt gemäß der Linie
11-11 nach 2.
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In
den 1 bis 11 sind für entsprechende Teile jeweils
dieselben Bezugszeichen verwandt. Die 1 bis 3 und 8 bis 11 zeigen
ein Absperrventil 20. Wie am besten aus 3 hervorgeht,
weist das Absperrventil 20 einen Sperrschieber 22 auf,
der zwischen zwei Ventileinsätzen 24 angeordnet
ist, welche einen Spaltsitz für
den Sperrschieber 22 in der geschlossenen Ventilposition bilden.
Die Ventileinsätze 24 sind
innerhalb von zwei Ventilgehäusehälften 26 enthalten, welche
Dichtungen auf jeder Seite der Ventileinsätze 24 aufweisen. Der
Sperrschieber 22 bewegt sich durch einen Dichtkompressor 32.
Der Sperrschieber 22 ist durch einen Bügelstift 34 an einem
Bügel 36 befestigt.
Verbindungsmittel 38, 40 halten die Gehäusehälften 26 fest zusammen,
um ein fluiddichtes Absperrventil 20 zu bilden.
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Die
am besten aus den 3 bis 6 erkennbaren
Ventileinsätze 24 sind
aus einem geeigneten elastischen Material gebildet, insbesondere aus
Gummi, und haben einen festen Versteifungsring 42 eingebettet.
Der Versteifungsring 42 ist bevorzugt aus Kohlenstoffstahl
und bevorzugt durch ein Spritzpressformverfahren in den Ventileinsatz 24 eingebettet.
Jeder Ventileinsatz 24 ist symmetrisch zu einer vertikalen
Achse, wobei folglich die beiden Ventileinsätze 24 für ein einzelnes
Absperrventil 20 identisch und austauschbar sind. Jeder
Ventileinsatz 24 ist im Allgemeinen ringförmig mit
einer zylindrischen Durchtrittsöffnung 44 versehen.
Die Durchtrittsöffnungen 44 sind
gerade durchgehend. Innerhalb der Ventileinsätze 24 sind keinerlei
Hindernisse für
den Durchfluss vorgesehen, so dass das Ventil in offener Stellung
die Geschwindigkeit des durchströmenden Fluides
nicht verringert. Es gibt keine Vorsprünge, an denen Feststoffe sich
ansammeln oder den Durchfluss behindern könnten. Eine ebene Stirnfläche 46 ist
im Wesentlichen rechtwinklig zur Achse der zylindrischen Durchtrittsöffnung 44.
Der Körper 48 des Ventileinsatzes 24 im
Wesentlichen weist eine zylindrische äußere Oberfläche 49 auf welche
konzen- trisch mit der zylindrischen Durchtrittsöffnung 44 des Ventileinsatzes 24 und
rechtwinklig zur Stirnfläche 46 des
Ventileinsatzes 24 ist. Eine abgeschrägte Oberfläche 50 verbindet die äußere Oberfläche 49 mit
der Stirnfläche 46.
Die abgeschrägte
Oberfläche 50 ist um
etwa 52° gegenüber der
Stirnfläche 46 geneigt. Ein
geneigter oberer Randbereich 52 ist an der Oberseite des
Ventileinsatzes 24 ausgebildet und gegenüber der
Stirnfläche 46 etwa
um 57° geneigt.
Die Randbereiche 52 sind derart geformt, dass, wenn zwei
Ventileinsätze 24 mit
ihren Stirnflächen 46 in Kontakt
gebracht werden, die Randbereiche 52 eine V-förmige Eintrittsausnehmung 54 bilden,
wie dies am besten aus 10 hervorgeht. Diese V-förmige Eintrittsausnehmung 54 stellt
einen ausgedehnten Kontaktbereich für den Sperrschieber 22 zum
Eintritt zwischen die Ventileinsätze 24 dar.
Ein Flansch 56 erstreckt sich vom Körper 48 der Ventileinsätze 24 und
ist im Wesentlichen parallel zur Stirnfläche 46 und umgibt
den Umfang des Körpers 48.
Die rückwärtige Fläche 60 ist
im Wesentlichen eben und parallel zur Stirnfläche 46 des Ventileinsatzes 24 und
erstreckt sich über
die Rückseite
des Körpers 48 und des
Flansches 56. Drei enge konzentrische ringförmige Dichtwülste 62 stehen
vorzugsweise von der rückwärtigen Fläche 60 vor.
Die Dichtwülste 62 sind in
den 5, 6 und 9 bis 10 dargestellt, in
den 1 bis 3 sind sie der Über sichtlichkeit halber
weggelassen. Die Dichtwülste 62 werden durch
angefügte
Rohrflansche zusammengepresst, um eine fluiddichte Abdichtung zwischen
den Ventileinsätzen 24 und
zugeordneten Rohren 93 zu gewährleisten. In 9 sind
die Flansche 56 der Ventileinsätze 24 und die Rohre 93 mit
einem kleinen Abstand voneinander dargestellt, um die vorstehenden
Dichtwülste 62 zu
zeigen. Wenn die Rohre 93 vollständig mit dem Ventil 20 verbunden
sind, werden die Wülste nahezu
voll-ständig flach
und die Rohre kommen in Kontakt mit den Oberflächen der Flansche 56.
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Ein
elastischer Sitzbereich 64, der am besten in den 4 bis 6 dargestellt
ist, ist integral als Teil des jeweiligen Ventileinsatzes 24 geformt
und steht von der Stirnfläche 46 und
der abgeschrägten Oberfläche 50 des
Körpers 48 ab.
Eine vorstehende Wulst 65 markiert die Spitze des Sitzbereiches 64 und
verläuft
tangential zur zylindrischen Durchtrittsöffnung 44 des Ventileinsatzes 24.
Die Wulst 65 verbindet die Vorderseite 66 des
Sitzbereiches 64 und ist leicht auswärts gegenüber der ebenen Stirnfläche 46 geneigt.
Bei einem Ventileinsatz 24 mit einer Durchtrittsöffnung von
z.B. 20 cm würde
die Unterseite des Sitzbereiches ungefähr 0,3 cm unterhalb der Ebene
der Stirnfläche 46 des
Ventileinsatzes 24 vorstehen. Die rückwärtige Oberfläche 68 des
Sitzbereiches 64 erstreckt sich über die äußere Oberfläche 49 des Körpers 48 und
ist im Wesentlichen parallel zur Stirn fläche 46 des Ventileinsatzes 24.
Weil die vordere Oberfläche 66 auswärts von
der rückwärtigen Oberfläche geneigt
ist, nimmt die Dicke des Sitzbereiches 64 zu, weil dieser
mehr vom Körper 48 entfernt
ist. Dieser Vorsprung des Sitzbereiches 64 resultiert in
einem graduell zunehmenden Betrag der Kompression des Sitzbereiches 64 von
zwei Ventileinsätzen 24,
die zusammen den Sitz für
den Sperrschieber 22 in der geschlossenen Ventilstellung
bilden. Zusätzlich
zur Vorsehung eines Sitzes für
den Sperrschieber 22 erstrecken sich die Sitzbereiche abwärts unterhalb
des Körpers 48,
um eine Dichtung vorzusehen, welche einen Fluidaustritt verhindert, aber
einen fortschreitenden Austritt von Feststoffpartikeln erlaubt.
Die Seiten 66 des Sitzbereiches 64 erstrecken
sich vom Körper 48 und
sind gegeneinander geneigt, so dass der Sitzbereich zur Mitte des
Ventileinsatzes 24 weiter ist als zur Unterseite.
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Der
Versteifungsring 42, der am besten in 5 dargestellt
ist, hat einen umfänglichen
Bereich, der innerhalb des Flansches 56 des Ventileinsatzes 24 angeordnet
ist und einen kegelkonischen Rand, der innerhalb des Körpers 48 des
Ventileinsatzes 24 heraussteht. Der Ring 42 ist
umgeben von und aufgeklebt auf das elastische Material des Ventileinsatzes 24 auf
allen Oberflächen,
außer
den Bereichen, die sich entlang des Umfanges des Flansches 56 des Ventileinsatzes 24 erstrecken.
Aufgrund dieser Einhüllung
ist das Metall des Versteifungsringes 42 nirgendwo in Kontakt
mit dem durchströmenden
Fluid und somit nicht korrosionsanfällig durch das Fluid. Der Ring 42 ist
sehr steif und im Wesentlichen undeformierbar durch den Druck, der
auf die Ventileinsätze 24 bei
Einführung
des Sperrschiebers 22 ausgeübt wird. Der Versteifungsring 42 dient
dazu, die Form der Ventileinsätze 24 aufrechtzuerhalten
und eine Einwärtskompression
der gegenüberliegenden Ventileinsätze 24 zu
begrenzen, wenn Rohre 93 an dem Absperrventil 20 angeordnet
werden.
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Die
Ventilgehäusehälften 26,
die am besten in 3 dargestellt sind, sind zwei
auswechselbare bearbeitete Gussteile eines geeigneten festen Materiales,
insbesondere aus reduktilem Eisen. Jede Ventilgehäusehälfte 26 hat
eine zentrale Durchtrittsöffnung 70,
welche einen ringförmigen
Flanschansatz 72 auf der Außenseite der Ventilgehäusehälfte 26 aufweist.
Der Flanschansatz 72 nimmt den Flansch 56 des
Ventileinsatzes 24 auf.
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Eine
Expansionsausnehmung 74 ist innerhalb der Durchtrittsöffnung 70 einwärts der
Flanschansätze 72 angeordnet.
Die Expansionsausnehmung 74, die in den 10 und 11 im
Querschnitt dargestellt ist, sieht einen Ausdehnungsraum für die Ventileinsätze 24 im
zusammengesetzten Absperrventil 20 vor, wenn die Ventileinsätze 24 durch Einführung des
Sperrschiebers 22 zwischen die beiden Ventileinsätze 24 zusammengepresst werden.
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Ein
Sperrschlitz 76 verläuft
rechtwinklig zur zentralen Durchtrittsöffnung 70 und ist
so dimensioniert, dass der Sperrschieber 22 leicht gehoben
und gesenkt werden kann. Ein Sitzbereichsschlitz 80 ist unterhalb
des Sperrschlitzes 76 und der zentralen Durchtrittsöffnung 70 angeordnet
und hat geneigte Flächen
zur Aufnahme des Sitzbereiches 64 des Ventileinsatzes 24.
Jede Ventilgehäusehälfte 26 hat eine
Dichttasche 82, die auf einer Seite der zentralen Durchtrittsöffnung 70 eingearbeitet
ist. Zur Außenseite
der Ventilgehäusehälfte 26 ist
die Dichttasche 82 von einem eine Lippe bildenden Randbereich 84' umgeben, der
bevorzugt ein Dicke von weniger als 3/4 der Dicke eines unkomprimierten
Dichtmittels 30 aufweist. Im Inneren des Ventilgehäuses ist
die Dichttasche 82 offen zu den Sperrschlitzen 76,
der zentralen Durchtrittsöffnung 70 und
dem Sitzbereichsschlitz 80. Ein Dichtkammerschlitz 86 ist
oberhalb des Sperrschlitzes 76 angeordnet. Die Dichtkammerschlitze 86 der
beiden verbundenen Gehäusehälften 26 bilden
eine Dichtkammer 100, in die der Dichtkompressor 32 eingeführt wird.
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Jedes
Dichtmittel 30 ist im Wesentlichen flach und bevorzugt
aus Einsatzgummi, das einen Stoffkern umgibt. Die Dichtmittel 30 weisen
eine Anzahl von Löchern 98 auf,
die ein Durchtreten der Verbindungsmittel 38, 40 und
Rohrbefestigungsele mente 47 durch die Dichtmittel 30 ermöglichen.
Ein Dichtmittel 30 ist in jeder Dichttasche 82 des
Ventiles 20 angeordnet. Die Tiefe der Dichttasche 82 bestimmt und
kontrolliert den Betrag der Kompression, der auf die Dichtmittel 30 durch
Verbindung zweier Ventilgehäusehälften 26 verursacht
wird. Die Lippen 84 verhindern auch, dass Bereiche der
Dichtmittel 30 zwischen den Ventilgehäusehälften 26 zum Äußeren des
Ventiles 20 extrudiert werden.
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Befestigungslöcher 88 sind
an jeder Ecke des Ventilgehäuses
zur Aufnahme der Verbindungsmittel 38, 40 vorgesehen,
um eine Ausrichtung der beiden Ventilgehäusehälften 26 beim dichtenden
Zusammenziehen zu gewährleisten.
Die Löcher 88 an der
Oberseite der Ventilgehäusehälften 26 sind
ohne Gewinde und die Verbindungsmittel 40 sind mit Muttern 41 gesichert.
Eines der Löcher 88 auf
der Unterseite jeder Gehäusehälfte 26 ist
mit einer Ausenkung versehen und das andere ist mit Gewinde versehen, so
dass die Verbindungsmittel 38 nicht über die Ventilgehäusehälften 26 hervorstehen,
um mit irgendeinem angeschlossenen Rohr in Kontakt zu kommen. Befestigungslöcher 92, 95 sind
gleichmäßig um die zentrale
Durchtrittsöffnung 70 verteilt,
um konventionelle Rohre 93 an der Außenseite des Ventiles zu befestigen.
Die Rohre 93 nach 8 und 9 sind
mit dem Ventil 20 durch Befestigungselemente 47 verbunden
und sind koaxial zueinander und zu den zentralen Durchtrittsöffnungen 44 der
beiden Ventilein sätze 24 ausgerichtet,
um eine Durchtrittsöffnung
mit konstantem Radius durch das Ventil zu gewährleisten. Der Versteifungsring 42,
der sich innerhalb des Flansches 56 jedes Ventileinsatzes 24 erstreckt,
kontrolliert wirksam den Betrag des Zusammenpressens, der durch
Befestigung der Rohrflansche gegen die Ventileinsatzflansche auf
die Ventileinsätze 24 angewendet
werden kann. Unabhängig
von dem auf die Ventileinsatzflansche 56 angewendeten Druck bewegt
sich der Versteifungsring 42 nicht übereden Flanschansatz 72,
so dass dieser wirksam die Kompressionskraft. welche auf die Ventileinsätze 24 einwirkt,
beschränkt.
Zur Vermeidung einer Gefährdung einer
fluiddichten Abdichtung sind die Befestigungslöcher 95, die mit den
Sperrschlitzen 76 und den Sitzbereichsschlitzen 80 parallel
sind, Blindlöcher
und durchdringen nicht die Ventilgehäusehälften 26. Die übrigen Befestigungslöcher sind
durchgehende Löcher,
die parallel zu den Löchern 98 in
den Dichtmitteln 30 ausgerichtet sind.
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Der
Dichtkompressor 32 hat vier vertikale Wände 94 mit einem Flansch 96,
der sich von der Spitze der vertikalen Wände erstreckt. Die vertikalen Wände 94 des
Dichtkompressors 32 erstrecken sich in die Dichtkammer 100.
Die vertikalen Wände 94 haben
eine innere Abschrägung 102 von
etwa 145°. Zwei
Streifen von Dichtmaterial 104 sind innerhalb der Dichtkammer
angeordnet und umgeben den Sperrschieber 22 und sind unterhalb
des Dichtkompressors 32 zusammengepresst. Die zwei Streifen des
Dichtmateriales 104 bestehen aus einem geeigneten Dichtmaterial,
aber bevorzugt aus einem geflochtenen Dichtmaterial, wie GFO, hergestellt
von Gore Fiber. Das Dichtmaterial 104 ist innerhalb der Dichtkammer 100 so
angebracht, dass sich die nicht verbundenen Anschlüsse zweier
Enden jedes Streifens von Dichtmaterial nicht gegenseitig überlappen. Das
Dichtmaterial 104 ist in der Dichtkammer 100 um den
Sperrschieber 22 durch einstellbare Befestigungsmittel 106 zusammengepresst,
die durch Löcher 110 im
Flansch 96 des Dichtkompressors 32 in Bohrungen 112 mit
Innengewinde in den Ventilgehäusehälften 26 hindurchtreten.
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Der
Flansch 96 erstreckt sich einwärts der vertikalen Wände 94,
um eine Öffnung
oder einen Schlitz 111 für den Durchtritt des Sperrschiebers 22 durch
den Dichtkompressor 32 zu definieren.
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Der
Sperrschieber 22 ist eine im Wesentlichen rechteckige flache
Platte, die bevorzugt aus 316-nicht rostendem Stahl oder 317-nicht
rostendem Molybdenstahl besteht. Der Sperrschieber 22 hat eine
beidseitig abgeschrägte
Klingenkante 114, die an ihrem unteren Ende ausgebildet
ist. In bevorzugter Ausführungsform
ist die Abschrägung
ungefähr 1,27
cm tief entlang der gesamten Klingenkante 114. Die Klingenkante 114 ist
abgerundet, um scharfe Kanten zu vermeiden, welche dazu neigen würden, die
Ventileinsätze 24 einzuschneiden
oder zu beschädigen.
Die Dicke des Sperrschiebers 22 wird variieren, abhängig von
der Größe des Sperrschiebers 22 und
der Stärke
des eingesetzten Materiales, aber z.B. für eine zentrale Bohrung 44 mit
20 cm Durchmesser ist der Sperrschieber 22 ungefähr 1 cm
dick. Der Sperrschieber 22 entlang der Klingenkante 114 hat
abgerundete Ecken 116 mit einem Radius kaum größer als
der Radius der zentralen Durchtrittsöffnung 44 der Ventileinsätze 24.
Die abgerundeten Ecken 116 des Sperrschiebers 22 stellen
eine ausreichend große
Kontaktfläche
mit den Ventileinsätzen 24 sicher,
um eine wirksame Dichtung in geschlossener Stellung des Sperrschiebers 22 zu
gewährleisten.
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Ein
gerader Bereich 120 der Klingenkante 114, der
sich an die zwei abgerundeten Ecken 116 anschließt, ist
ungefähr
so lang wie die Eintrittsausnehmung 54 in den Ventileinsätzen 24,
welche in bevorzugter Ausführungsform
ungefähr
halb so lang wie der Durchmesser der Durchtrittsöffnung 44 der Ventileinsätze 24 ist.
Der Sperrschieber 22 ist verbunden mit einem Sperrbetätigungsmechanismus, der
z.B. ein hydraulischer oder pneumatischer Zylinder ist oder, wie
in bevorzugter Ausführungsform
dargestelltt, ein Handrad und ein Kolben ist. Der Sperrschieber 22 ist über einen
Bügel 36 mit
einem mit Gewinde versehenen Ventilbolzen 122 verbunden,
wobei der Bügel 36 durch
einen Bügelstift 34 in
Stellung gehalten wird. Der Ventilbolzen 122 läuft durch
eine Kappe 127, ein Handrad 128 und eine Bolzenmutter 126,
die durch zwei Betätigungsstütz rahmen 130 unterstützt gehalten
sind, wie dies am besten in 1, 2 und 8 dargestellt
ist, wobei die Rahmen 130 an die Ventilgehäusehälften 26 angeschraubt sind
und den Sperrschieber 22 unterstützen, wenn das Ventil 20 geöffnet ist.
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Obwohl
zusammengepresstes Gummi eine gute Dichtung gewährleistet, wird es, wenn es
wiederholt intensiven Kompressionskräften unterzogen wird, möglicherweise
Elastizität
und Kompressionsfähigkeit
verlieren, mit dem Resultat des Verlustes der Fluiddichtigkeit.
Zu diesem Zweck ist es unerwünscht,
dass die Stirnflächen 46 der
Einsätze 24 in zu
dichtem Kontakt miteinander innerhalb des Ventiles sind. Die Ventileinsätze 24 erhalten
eine dichte Abdichtung bei Fluiddrücken, die gewöhnlich bei
Absperrventilen bei 10,35 ba liegen, nicht aufrecht, so dass die
Dichtung durch andere Bereiche des Ventiles gewährleistet wird. Wie in der
schematischen Darstellung nach 7 gezeigt,
wo Bereiche einer fluiddichten Abdichtung durch Schattierungen angedeutet
sind, sind die Stirnflächen 46,
die sich bei dem Bezugszeichen 132 berühren, benachbart zueinander,
aber unter Nenndruck. Die Stirnflächen 46 bilden keine
fluiddichte Abdichtung bei erwarteten Arbeitsdrücken, wenn der Sperrschieber 22 aufgemacht wird
und das Ventil 20 in der offenen Stellung ist. Die einzigen
Bereiche der Ventileinsätze 24,
die eine dichte Abdichtung bilden, sind die komprimierten Sitzbereiche 64,
die eine Abdichtung 134 entlang des Unterteiles des Ventiles
bilden. Während
des Arbeitstaktes des Ventiles mag Fluid durch die Ventileinsätze 24 in
den ringförmigen
Kanal 136 eintreten, der durch die abgeschrägten Oberflächen 50 auf
den Ventileinsätzen 24 gebildet
ist, und mag auch in die Sperrschlitze 76 der Ventilgehäusehälften 26 eintreten,
die den angehobenen Sperrschieber 22 umgeben. Das Fluid
ist jedoch am Verlassen des Absperrventiles 20 durch einen
zusammenwirkenden Effekt der Dichtmittel 30, die eine fluiddichte
Abdichtung auf beiden Seiten des Ventiles bewirken, des komprimierten
Dichtmateriales 104 innerhalb der Dichtkammer 100,
das eine obere Abdichtung 142 für das Ventil bewirkt, und der
Sitzbereichsdichtungen 134 gehindert, welche eine Abdichtung
entlang des Unterteiles des Ventiles bewirken.
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Weil
die Ventileinsätze 24 keine
Aufrechterhaltung einer fluiddichten Abdichtung in der offenen Stellung
des Ventiles bewirken müssen,
ist die für das
Spalten der Ventileinsätze 24 zum
Einlassen des Sperrschiebers 22 erforderliche Kraft wesentlich
reduziert gegenüber
dem Betrag, der notwendig wäre, um
die Ventileinsätze 24 unter
ausreichendem Druck zur Aufrechterhaltung einer fluiddichten Abdichtung bei
Betriebsdrücken
zu spalten. Als Ergebnis der herabgesetzten erforderlichen Kraft
wird nicht nur die Lebensdauer der Ventileinsätze 24 ausgedehnt,
sondern insgesamt sind auch die Kosten eines automatischen Absperrventiles,
das eine hydrau lische oder pneumatische Betätigung verwendet, wesentlich
verringert, da eine wesentlich weniger starke hyraulische oder pneumatische
Betätigung
erforderlich ist.
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Wie
dies in den 7 und 10 dargestellt ist,
wird der Sperrschieber 22, wenn das Ventil 20 sich
in offener Stellung befindet, über
die geneigten Randbereiche 52 der Ventileinsätze 24 gehalten,
die gemeinsam die V-förmige
Eintrittsausnehmung 54 bilden.
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Zum
Schließen
des Ventiles 20 wird der Sperrschieber 22 durch
Drehen des Handrades 128 abgesenkt, welches den Ventilbolzen 122 und
damit den Sperrschieber 22 in die Eintrittsausnehmung 54 zwischen
den beiden Ventileinsätzen 24 führt.
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Der
gerade Bereich 120 der Klingenkante 114 des Sperrschiebers 22 ist
im Wesentlichen so lang, wie die Eintrittsausnehmung 54 und
dient zur Teilung der elastischen Ventileinsätze 24 entlang der gesamten
Länge des
geraden Bereiches 120. Wenn der Sperrschieber 22 in
das nicht dargestellte, durch das Ventil 20 fließende Fluid
eintritt, wird das Fluid am Austritt aus dem Ventil an der Oberseite
des Ventiles durch die Dichtmittel 30 und das Dichtmaterial 104 gehindert.
Wie aus den 5 und 9 hervorgeht,
werden Bereiche des Körpers 48,
wenn der Sperrschieber 22 das Gummi der elastischen Ventileinsätze 24 zur
Seite presst, entlang der äußeren zylindrischen
Oberfläche 49 in
die Expansionsausnehmungen 74 gedrückt, die in den Ventilgehäusehälften 26 gebildet
sind. Die Versteifungsringe 42 sorgen für Auseinanderbiegung des Gummis
in die Expansionsausnehmungen 74. Beim Eintritt trifft
der gerade Bereich 120 der Klingenkante 140 des
Sperrschiebers 22 die volle Länge der Eintrittsausnehmung 54 sofort, öffnet die
Ventilansätze 24 und
tritt vollständig
in die Ventileinsätze 24 ohne
Verlust oder Leckage aus dem Ventil. Außerdem werden wegen des Kontaktes über der
gesamten Länge
des gerades Bereiches 120 hohe Drücke oder Scherkräfte am Gummi
der Ventileinsätze 24 vermieden
und Abrieb wird verringert, wodurch die Lebensdauer der Ventileinsätze 24 verlängert wird.
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Wenn
der Sperrschieber 22 in das Fluid hineinragt, wird er ansteigenden
Kräften
unterzogen, die ein Verschieben der Klingenkante 114 bewirken. Wenn
die Klingenkante 114 nicht mit dem Spalt zwischen den beiden
Sitzbereichen 64 der Ventileinsätze 24 ausgerichtet
ist, wenn der Sperrschieber 22 abgesenkt wird, besteht
eine Tendenz zum Kerben oder Schneiden des elastischen Materiales
der Ventileinsätze 24.
Die die Biegung des Sperrschiebers 22 bewirkende Kraft
ist proportional zur Oberflächen
des Sperrschiebers 22, die dem durchfließenden Fluid ausgesetzt
ist. Der Sperrschieber 22 wird an der Oberfläche durch
das komprimierte Dichtmaterial 104 und entlang der Seitenflächen durch
die Ventileinsätze 24 unterstützt. Der
Kontakt der Ventileinsätze 24 auf
den Seiten des Sperrschiebers 22 wirkt der Tendenz des
Sperrschiebers 22 entgegen, durch das hindurchfließende Fluid
gebogen zu werden. Je größer der
Anteil des Sperrschiebers 22 ist, der zwischen die Ventileinsätze 24 eingeklemmt
ist, desto weniger wird der Sperrschieber 22 gebogen. Der
Anteil der dem Fluidfluss ausgesetzten Oberfläche des Sperrschiebers 22 für eine bestimmte
Stellung des Sperrschiebers 22 wird gegenüber demjenigen
reduziert, welcher erfahren würde
durch eine halbrunde Klingenkante 114 des geraden Bereiches 120,
der die abgerundeten Kanten 116 der Klingenkante 114 verbindet.
Die Sehne eines Kreises, der unter dem geraden Bereich 120 nicht
präsent
ist, stellt eine verringerte Oberflächen für das durchfließende Fluid zum
darauf Einwirken dar. Die resultierende wachsende Steifheit und
Ausrichtung des Sperrschiebers 22 führt zu einer geringeren Abnutzung
an den Ventileinsätzen 24.
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In
der geschlossenen Ventilstellung, die in den 2, 8 und 11 dargestellt
ist, wird der Sperrschieber 22 durch die elastischen Ventileinsätze 24 entlang
ihrer Seiten eingeklemmt. Die Stirnflächen 46 bewirken einen
weiten Kontaktbereich mit dem Sperrschieber 22. Die Klingenkante 114 ist
zwischen den Ventileinsätzen 24 mit
dem geraden Bereich 120, der zwischen den Sitzbereichen 64 sitzt eingebettet.
Wenn die Ventileinsätze 24 durch
den eingeführten
Sperrschieber 22 zusammengepresst sind, bilden sie eine
ausreichend dichte Abdichtung, um eine Leckage von Fluid aus einer
der Seitenflächen
des Sperrschiebers 22 zur anderen zu verhindern.
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Wenn
der Sperrschieber 22 in die Ventileinsätze 24 zwischen den
Sitzbereichen 64 eintritt, verhindern die komprimierten
Sitzbereiche 64 den Austritt von signifikante Mengen an
Fluid durch die Basis des Absperrventiles 20 am Sitzausgang 144.
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Aufgrund
der Symmetrie des Ventiles 20 kann das unter Druck stehende
Arbeitsfluid von jeder Seite in das Ventil eintreten.
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Wenn
das Ventil 20 zur Unterbrechnung eines Schlammflusses oder
eines anderen partikelbeladenen Fluides eingesetzt wird, mögen Partikel
wie Dreck kleine Steinchen, Späne
oder anderes Material unterhalb des sich herabsenkenden Sperrschiebers 22 eingelagert
und in die Ventilsätze 24 zwischen
den Sitzbereichen 64 eingepresst werden. Über eine
Anzahl von Arbeitstakten wird ein kontinuierlicher Aufbau von Partikeln
unterhalb der Klingenkante 114 dazu führen, dass tiefere Partikel
weiter abwärts
zwischen die Sitzbereiche 64 geführt werden, und es wird zu
einer möglichen
Ausstoßung
der Partikel vom Ventil 20 am Sitzbereichausgang 144 Kommen.
Weil die Ventilgehäusehälften 26 an
den Sitzbereichschlitzen 80 offen sind, werden Feststoffpartikel
nicht daran gehindert, vollständig
aus dem Ventil 20 auszutreten. Weil die gesamte Länge des Sitzbereiches 64 unter
einer zusammendrückenden Last
steht, wenn die Sitzbereiche 64 durch die austretenden
Feststoffpartikel gezogen werden, wird der Rest des Sitzbereiches 64 geschlossen
bleiben und eine Leckage des Arbeitsfluides wird vermieden.
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Es
ist wichtig, anzumerken, dass aufgrund der leicht konzentrierten
kompressiven Lasten, die von den Ventileinsätzen 24 erfahren werden,
auch andere Materialien als Gummi, wie Viton, Neopren, Chlorbutyl,
Nitril und andere, eingesetzt werden können. Dieser weite Bereich
von elastomeren Materialien erlaubt eine Anwendung des Absperrventiles
für verschiedene ökonomische
Bedingungen und Umweltbedingungen. Außerdem können die Ventilgehäusehälften 26 aus
jedem geeigneten festen Material bestehen, wie rostfreien Stahlsorten
für korrosive Umgebungen.
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Es
soll erwähnt
werden, dass die Handradbetätigung
ersetzt werden kann durch eine pneumatische oder hydraulische Betätigung zum
Anheben und Absenken des Sperrschiebers 22. Außerdem kann
das Ventil für
Leitungen mit größerem und
kleinerem Durchmesser eingesetzt werden. Die Proportionen des Ventiles
werden variiert, um die unterschiedlichen Kraftverteilungen, die
aus größeren oder
kleineren Ventileinsatzinnenbohrungsdurchmessern resultieren, zu
berücksichtigen.
Zum Beispiel ist es notwendig, wenn der Öffnungsdurchmesser ansteigt,
die Dicke des Sperrschiebers 22 zu vergrößern oder
entsprechend festeres Material für
den Sperrschieber 22 zu verwenden.