DE4418256C2 - Absperrarmatur - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Absperrarmatur mit einem Gehäuse mit Zu- und Abflußöffnung, einem im Gehäuse drehbar gelagerten Absperrelement sowie mindestens einem im Gehäuse angeordneten und in Wirkstellung mit dem Absperrelement bringbaren gummiela­ stischen Dichtelement, wobei das Dichtelement lose in eine Nut im Gehäuse eingebracht ist und bei in Schließstellung bewegtem Absperrelement mittels eines Druckgases gegen das Absperrelement gedrückt wird.

In der Praxis bekannte Absperrarmaturen dienen dem Absperren von durch Rohrleitungen transportierten Fluiden. Die Absperrarmatu­ ren können dabei auf unterschiedlichste Art und Weise gestaltet sein, beispielsweise mit einem Absperrelement in Art einer Absperrklappe, einem kugelförmigen oder konischen Absperrküken usw.

Insbesondere bei Absperrklappen ohne Verwendung eines Druckgases wird ein dichter Abschluß erreicht, indem gummielastische Dichtelemente im Gehäuse oder in der Absperrscheibe eingespannt sind, die beim Schließvorgang gegen einen Metallsitz gepreßt werden. Das gummielastische Dichtelement muß so hoch vorgespannt sein, daß es bei dem jeweils vorherrschenden Differenzdruck in geschlossener Position der Armatur dicht hält.

Zum Verpressen dieser gummielastischen Dichtung in den Metall­ sitz werden hierbei Antriebe mit sehr hohen Drehmomenten benötigt. Im weiteren unterliegen die Dichtelemente je nach Schalthäufigkeit einem entsprechenden Verschleiß. Anbackungen sowie Verschutzungen der Metallsitze führen zu erhöhtem Ver­ schleiß und können ein Blockieren der Absperrscheibe hervor­ rufen. Bei Auftreten der Undichtheit muß die Armatur zur Reparatur aus der Anlage genommen werden.

Gemäß bestehenden gesetzlichen Anleitungen zur Reinhaltung der Luft besteht die Forderung nach hochdichten Armaturen mit Doppelabsperrung und Sperrgaskammer. Bei einem Abdichtsystem herkömmlicher Bauart ohne Verwendung eines Druckgases sind hierfür zwei Armaturen mit Zwischenräumen erforderlich oder Armaturen mit Doppelscheibe. Dies stellt in der Regel einen recht hohen Aufwand mit all den vorher beschriebenen Nachteilen dar.

Aus dem Stand der Technik sind darüberhinaus diverse Absperrar­ maturen der eingangs genannten Art, d. h. unter Verwendung eines Druckgases bekannt. Eine solche Absperrarmatur mit einem Dichtelement ist in der DE-OS 15 00 181 beschrieben. Dort ist ein Absperrelement in Art einer Absperrklappe vorgesehen, wobei das eine Dichtelement in geschlossener Stellung der Absperr­ klappe mittels des Druckgases radial gegen die Absperrklappe gedrückt wird und damit die Abdichtung herbeiführt. Eine hochdichte Abdichtung im Sinne der gesetzlichen Anleitungen läßt sich mittels dieses einen Dichtelementes nicht erzielen.

Aus der EP 0 231 302 B1 ist eine Absperrarmatur mit schwimmend gelagertem Absperrelement bekannt. Im Gehäuse der Absperrarmatur sind zwei Nuten angeordnet, die jeweils ein Dichtelement aufnehmen und mit jeweils einem Druckmittelkanal verbunden sind. Zwischen den beiden Nuten ist eine weitere Nut ohne Dichtelement angeordnet, die mit einer nach außen führenden Kontroll-Leitung eines Bleed-Systems verbunden ist. Bei ordnungsgemäß schließen­ dem (Primär)Dichtsystem ist die weitere Nut sowie die Kontroll-Leitung drucklos. Bei Versagen der (Primär)Dichtung entlang der Dichtfläche zwischen Gehäuse und Absperrelement, die über das Bleed-System nachgewiesen wird, kann ein Notabdichtsystem wirksam gemacht werden. Zu diesem gehören die beiden Druck­ mittelkanäle, die in die die Dichtelemente aufnehmenden Nuten münden, wobei durch die Druckmittelkänale ein plastisch verform­ bares Dichtmittel von außen in die im Bereich der Nuten zwischen dem Gehäuse und den Dichtelementen gebildeten Räume eingepreßt werden kann. Aufgrund der Plastizität des Dichtmittels lassen sich die in die beiden Nuten eingesetzten Dichtelemente nicht mehr drucklos machen.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Absperrarmatur der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß diese bei geringem Verschleiß des Dichtelementes eine hochdichte Ab­ dichtung sicherstellt.

Gelöst wird die Aufgabe bei einer Absperrarmatur der eingangs genannten Art dadurch, daß im Gehäuse zwei Nuten angeordnet sind, wobei jede Nut ein Dichtelement aufnimmt sowie einen Druckgasanschluß aufweist und zwischen beiden Nuten eine weitere Nut ohne Dichtelement angeordnet ist, die einen Druckgasanschluß aufweist.

Das jeweilige Dichtelement wird damit lose, d. h. uneingespannt in die zugeordnete Nut im Gehäuse eingebracht. Das Absperrele­ ment kann infolgedessen reibungsfrei und ohne größeren Ver­ schleiß des Dichtelementes mit geringen Antriebskräften geöffnet und geschlossen werden. Verschmutzungen und Anbackungen am Scheibenrand führen nicht unmittelbar zu erhöhtem Verschleiß oder erhöhtem Drehmoment bzw. zum Blockieren des Absperrelemen­ tes. Die Dichtheit der Armatur wird hierbei nicht unmittelbar in Frage gestellt. Das Absperrelement besitzt außen ein Sitzband in spezifischer Breite, auf das bei geschlossener Position des Absperrelementes das jeweilige gummielastische Dichtelement mittels Gasdruck aufgepreßt wird. Hierbei legen sich die Dichtelemente homogen auf das Sitzband des Absperrelementes. Der Druck des Druckgases zum Anpressen des Dichtelementes wird jeweils den Betriebsdrücken des Mediums angepaßt und so einge­ stellt, daß die Armatur gerade die erforderliche Dichtheit erreicht. Falls es nach längerer Zeit durch Verschleiß oder sonstige Einflüsse zu Undichtheit der Armatur kommen sollte, genügt es in der Regel, durch Erhöhung des Druckes des Druckga­ ses auf die Dichtelemente die Dichtheit der Armatur wiederherzu­ stellen, ohne daß dieselbe aus der Anlage genommen werden muß. Zusätzlich wird die weitere Nut und damit die zwischen den beiden mit den Dichtelementen versehenen Nuten angeordnete Sperrgaskammer mit Druckgas beaufschlagt. Es ist so die Forde­ rung nach einer hochdichten Armatur mit Doppelabsperrung und Sperrgas erfüllt.

Die Gestaltung der jeweiligen Nut und des von dieser aufgenomme­ nen Dichtelementes ist so vorzunehmen, daß die Dichtung bei Aufbringen des Druckgases das Gehäuse zum Absperrelement hin abdichtet. Eine Gestaltung sieht beispielsweise vor, die Nut als Formnut auszubilden, die sich zur Nutöffnung hin, das heißt in radialer Richtung verjüngt. Bei dieser Gestaltung ist der Dichtring zweckmäßig als O-Ring ausgebildet. Dieser wird bei Aufbringen des Druckgases in den maximal verjüngten Bereich der Nut und damit gegen das Sitzband des Absperrelementes gepreßt, wobei er sich gegebenenfalls zu einem ovalen Querschnitt verformt und hierbei zusätzlich ein eventuell zwischen dem Dichtring und der Nut befindlicher Spalt geschlossen wird. Die Nut könnte gleichfalls in radialer Richtung konstante Breite aufweisen. Bei einer derart gestalteten Nut könnte neben einem O-Ring ein Dichtring mit U-förmigem Querschnitt Verwendung finden, wobei in diesem Fall das Druckgas das Innere des Dichtrings beaufschlagt, so daß dieser sich einerseits gegen das Dichtband des Absperrelementes legt, andererseits mit seinen beiden Schenkeln gegen die seitlichen Nutwandungen drückt.

Bei dem Druckgas handelt es sich zweckmäßig um Druckluft. Es ist insbesondere daran gedacht, daß das durch die Armatur zu fördernde Medium Dampf oder Gas ist.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind in der Beschreibung der Figuren und den Figuren selbst dargestellt.

Es stellt dar:

Fig. 1 eine Ansicht einer Absperrarmatur, in Strömungsrich­ tung des Fluids gesehen, wobei die linke Hälfte der Armatur in einer Ansicht, die rechte Hälfte im Schnitt gezeigt ist,

Fig. 2 einen Schnitt durch die Absperrarmatur, gemäß der Linie II-II in Fig. 1 und

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung der in Fig. 2 gezeigten Doppelabsperrung mit Sperrgaskammer.

Die Fig. 1 und 2 veranschaulichen ein Gehäuse 1 mit Zufluß­ öffnung 2 und Abflußöffnung 3. Im Gehäuse 1 ist ein Absperrele­ ment 4 um eine Drehachse 18 drehbar gelagert. Das als Klappen­ scheibe ausgebildete Absperrelement 4 weist hierzu im Bereich seines oberen und unteren Endes exzentrisch zur Klappenscheibe angeordnete Wellen 5 auf, die in entsprechenden Lagerbuchsen 6 des Gehäuses 1 gehalten und axial zum Gehäuse 1 hin abgedichtet sind. Eine der beiden Lagerwellen 5 weist eine Paßfedernut 7 auf, im Bereich derer Mittel zum Verschwenken der Klappenscheibe 4 montiert werden können.

Insbesondere der Darstellung der Fig. 2 ist zu entnehmen, daß die exzentrisch gelagerte Klappenscheibe 4 im Bereich des äußeren Umfanges einen von den Lagerwellen 5 weggerichteten Ringansatz 8 aufweist. Dessen äußere, konvex gestaltete Ober­ fläche bildet ein Sitzband 9. Entsprechend dessen geometrischer Gestaltung ist das Gehäuse 1 mit einem konkaven Innenwandring­ abschnitt 10 versehen.

Wie insbesondere der Darstellung der Fig. 2 und 3 zu entneh­ men ist, weist das Gehäuse 1 im Bereich des Ringabschnittes 11 drei etwa im gleichen Abstand voneinander angeordnete umlaufende Nuten 12, 13 und 14 auf. Die beiden äußeren Nuten 11 und 12 weisen denselben Querschnitt auf, derart, daß die jeweilige Nut 11 bzw. 12 sich vom Nutboden 15 zur gegenüberliegenden Nutöff­ nung 16 hin in Art eines Schwalbenschwanzes verjüngt. Die jeweilige Nut 11 bzw. 12 nimmt einen O-Ring 17 auf, dessen Durchmesser, bezogen auf seinen nicht komprimierten Zustand, geringer ist als die Breite des Nutbodens 15 und geringfügig größer ist als die Breite der Nutöffnung 16. Die zwischen den Nuten 11 und 12 angeordnete Nut 13 weist etwa rechteckförmigen Querschnitt auf.

Wie der Darstellung der Figuren zu entnehmen ist, ist jede der drei Nuten 11, 12 und 13 mit einem Anschluß 19, 20 bzw. 21 versehen, der über eine Bohrung 22 mit der Nut 11, 12 bzw. 13 in Verbindung steht. Nicht näher veranschaulichte Leitungen sind mit den Anschlüssen 19, 20 und 21 verbunden. Durch diese kann Druckgas den Nuten 11, 12 und 13 zugeführt werden.

Bei geöffneter Absperrarmatur, bei der das Absperrelement 4 um 90° gegenüber der in den Figuren gezeigten Stellung verschwenkt ist, wird kein Druckgas den Nuten 11, 12 und 13 zugeführt. Die in den Nuten 11 und 12 befindlichen O-Ringe 17 befinden sich lose in den Nuten 11 und 12 im Bereich des jeweiligen Nutbodens 15. Soll der Durchfluß des Fluids, insbesondere von Dämpfen oder Gasen im Bereich der Armatur abgesperrt werden, wird zunächst das Absperrelement 4 um 90° in die in den Figuren gezeigte Position geschwenkt, wobei dann allerdings noch keine voll­ ständige Dichtheit zwischen Absperrelement 4 und Gehäuse 1 gewährleistet ist, weil die O-Ringe 17 lose in den Nuten 11 und 12 liegen und ein Leckspalt zwischen dem Sitzband 9 des Ab­ sperrelementes 4 und dem korrespondierenden Ringabschnitt 10 des Gehäuses 1 verbleibt. Um eine völlige Dichtheit im Bereich des Absperrelementes 4 zu erreichen, wird das Druckgas, bei dem es sich um Druckluft handelt, durch die Anschlüsse 19 und 20 auf die Nuten 11 und 12 aufgegeben. Die Aufgabe des Druckgases auf die Rückseite, das heißt den Außenbereich der O-Ringe 17 bewirkt, daß diese gegen den zugeordneten Bereich des Sitzbandes 9 und auch gegen die sich konisch verjüngenden Seitenflächen der jeweiligen Nut 11 bzw. 12 gedrückt werden. Zusätzlich, bevorzugt zeitverzögert hierzu, wird auch die mittlere Nut 13 mit Druckgas beaufschlagt, das durch den zwischen dem Sitzband 9 und dem Ringabschnitt 10 gebildeten Spalt bis zu den gegen das Sitzband 9 gepreßten O-Ringen 17 vordringen kann. Im Ergebnis bedeutet dies, daß die beiden O-Ring-Dichtungen zwischen sich eine Sperrgaskammer bilden und im Verbund zu einem hochdichten Abschluß führen.

Vor dem erneuten Öffnen der Armatur wird der Druck des Druckga­ ses abgesenkt, insbesondere auf Atmosphärendruck, womit die beiden O-Ringe 17 aufgrund deren Eigenelastizität sich wieder in die Nuten 11 und 12 bis zur Anlage am jeweiligen Nutboden 15 hineinbewegen. Da die O-Ringe 17 dann nicht mehr gegen das Sitzband 9 vorgespannt sind, kann das Absperrelement bei geringem Drehmoment in die geöffnete Stellung verschwenkt werden.

Claims (12)

1. Absperrarmatur mit einem Gehäuse mit Zu- und Abflußöffnung, einem im Gehäuse drehbar gelagerten Absperrelement sowie mindestens einem im Gehäuse angeordneten und in Wirk­ stellung mit dem Absperrelement bringbaren gummielastischen Dichtelement, wobei das Dichtelement lose in eine Nut im Gehäuse eingebracht ist und bei in Schließstellung bewegtem Absperrelement mittels eines Druckgases gegen das Ab­ sperrelement gedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (1) zwei Nuten (11, 12) angeordnet sind, wobei jede Nut (11, 12) ein Dichtelement (17) aufnimmt sowie einen Druckgasanschluß (19, 20) aufweist und zwischen den beiden Nuten (11, 12) eine weitere Nut (13) ohne Dichtelement angeordnet ist, die einen Druckgasanschluß (21) aufweist.

2. Absperrarmatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Nut (11, 12) auf der dem Absperrelement (4) abgewandten Seite einen Anschluß (19, 20) für das Druckgas aufweist.

3. Absperrarmatur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Absperrelement (4) als Absperrklappe ausgebildet ist.

4. Absperrarmatur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das jeweilige Dichtelement (17) als Ring ausgebildet ist.

5. Absperrarmatur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Nut (11, 12) umlaufend ausgebildet ist.

6. Absperrarmatur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Nut (11, 12) als Formnut ausgebildet ist, die sich zur Nutöffnung (16) hin verjüngt.

7. Absperrarmatur nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige Dichtring (17) als O- Ring ausgebildet ist.

8. Absperrarmatur nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Nut (11, 12, 13) in radialer Richtung konstante Breite aufweist.

9. Absperrarmatur nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige Dichtring (17) U-förmigen Querschnitt aufweist, wobei das Druckgas das Innere des Dichtrings (11) beaufschlagt.

10. Absperrarmatur nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckmedium Druckluft oder dem Prozeß angepaßtes Druckgas ist.

11. Absperrarmatur nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des Druckgases zum Anpressen des jeweiligen Dichtringes (17) in Abhängigkeit vom Betriebsdruck des durch die Armatur zu fördernden Mediums eingestellt wird.

12. Absperrarmatur nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das durch die Armatur zu fördernde Medium Dampf oder Gas ist.