-
Absperrschieber DieErfindung betrifft einen Absperrschieber mit zwangsläufiger
Bewegung der Schieberplatte und des Schiebersitzes durch einen gemeinsamen Antrieb,
der zunächst den Schiebersitz löst, dann die Schieberplatte von der Schließstellung
in die bffnungsstellung oder umgekehrt bewegt und darauf den Schiebersitz wieder
gegen die Schieb erplatte drückt. Derartige Absperrschieber sind bereits bekannt.
-
Erfindungsgemäß soll ein derartiger Absperrschieber dadurch verbessert
werden, daß der Schiebersitzring einerseits, wie an sich bekannt, mit dem Absperrschiebergehäuse
fest durch einen federnden U-förmigen Metallring verbunden ist, auf den in der Schließstellung
zum Anpressen des Schiebersitzes der Druck des Fließmittels wirkt, und daß andererseits
der Schiebersitzring mit einem Ringkolben verbunden ist, der von dem in einem Steuerungsraum
gesteuerten Fließmittel beaufschlagt ist und auf diese Weise den Schiebersitz bewegt,
wobei in an sich bekannter Weise die Bewegung der Spindel des Absperrschiebers zwangsläufig
über ein Handrad die Bewegung der Steuerkolbenstange auslöst.
-
Bei bekannten Absperrschiebern werden die Schiebersitze zwar auch
in der eingangs angegebenen Weise bewegt; zu ihrer Bewegung sind aber besondere
von Hand betätigte Gestänge nötig, die das Anpressen des Schiebersitzes durch drehbare
Keilflächen bewirken. Außer dem verwickelten Aufbau einer solchen Vorrichtung besteht
hier noch der Nachteil, daß sich an den Keilflächen vom Fließmittel mitgerissene
Teile festsetzen können, so daß
das allseitige Anpressen des Schiebersitzes
und damit ein vollkommenes Dichten des Schiebers in Frage gestellt werden kann.
-
Diese Nachteile vermeidet die Erfindung in einfacher Weise dadurch,
daß die Schiebersitzbewegung mit Hilfe einer Steuerungsvorrichtung durch das Fließmittel
selbst ausgelöst wird und die verspannungsbewirkenden keilförmigen Zwischenteile
vermieden sind.
-
Bei einem anderen Absperrschieber wird der Schiebersitz an die Schieberplatte
mit Hilfe einer Flüssigkeit gepreßt, deren Druck durch eine besondere Einrichtung
über einen Druckspeicher erzeugt wird. Dagegen erfolgt beim Erfindungsgegenstand
das Bewegen und das Anpressen des Schiebersitzes an die Schieberplatte in einfacher
Weise mit Hilfe des abzusperrenden Fließmittels.
-
Weiterhin sind Ausführungen bekannt, bei denen das Öffnen und Schließen
des Schiebers gleichfalls in dem aufgezeichneten Rhythmus stattfindet. Es besteht
z. B. ein Absperrschieber mit sich bewegenden Schiebersitzen, wobei die Bewegung
der Schieberspindel über ein rein mechanisches Getriebe die Bewegung der Schiebersitze
auslöst. Diese Vorrichtung besitzt den Nachteil der Gefahr des Klemmens der einzelnen
die Bewegung vermittelnden Teile, und diese Gefahr wird um so größer, je höher die
Temperatur des den Absperrschieber durchfließenden Fließmittels ist, da ja die Wärmeausdehnungsverhältnisse
bei den einzelnen Teilen der Schiebersitzbewegungsmechanik ganz verschieden sind.
Zudem gleiten hier die als Büchsen ausgebildeten Schiebersitze-im Gehäuse, wodurch
bei hohen Temperaturen des Fließmittels ein Klemmen eintreten kann.
-
Die Abbildungen zeigen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
zwar Abb. i einen Längsschnitt durch den Absperrschieber in geschlossenem Zustand,
Abb.2 einen Teil der Schieberplatte, des Metallstulpringes und des .Gehäuses in
vergrößertem Maßstab, Abb.3 ein Schaubild des Steuerungsvorganges der Steuerkolben.
-
In dem Schiebergehäuse i liegt in geschlossenem Zustand die senkrecht
stehende Schieberplatte 2 auf der mit Längsnuten 3' versehenen Auflage 3 des Gehäuses
auf, wobei sie dem durch Richtungspfeile angedeuteten Druck des Fließmittels ausgesetzt
ist. Der Einfachheit halber ist diese Seite der Schieberplatte mit Druckseite, die
entgegengesetzte als Dichtseite bezeichnet. Die Schieberplatte 2 ist hohl und besitzt
an ihrem oberen Ende eine Bohrung 4, die zur Aufnahme der Schieberspindel 5 dient,
die an ihrem unteren Ende einen Bund 6 trägt. Zur sicheren Führung wird die Schieberplatte
2 in üblicher Weise in Führungsleisten 7 bewegt, in die an den Seitenwänden der
Schieberplatte2 angebrachte, in der Zeichnung nicht dargestellte Nasen so eingreifen,
daß im geschlossenen Zustand die Schieberplatte 2 durch den Druck des Fließmittels
an die nach der Dichtseite zu liegenden Führungsleisten gepreßt wird.
-
Auf der Dichtseite der Schieberplatte 2 liegt der Schiebersitzring
8, der mit dem Gehäuse i durch den elastischen, einen U-förmigen Querschnitt 1iesitzendenl",Tetallstulpringg
beispielsweise durch Schweißen so verbunden ist, daß kein Fließmittel durchtreten
kann. Der Schiebersitzring 8 trägt an mehreren Stellen seines äußeren Umfanges in
Richtung des Halbmessers sich erstreckende Nasen io, von denen in der Abb. i nur
eine dargestellt ist. Diese Nasen, von denen zweckmäßig drei Stück gleichmäßig auf
den Umfang des Schiebersitzes 8 verteilt sind, sind mit Kolbenstangen i i verbunden,
die auf ihrer anderen Seite in dem Ringkolben 12 befestigt sind, der in dem Zylinderraum
13 gleitet. Der Inhalt des Zylinderraumes 13 ist durch den Ringkolben 12
in zwei Ringräume I und 1I geteilt.
-
Die beiden Ringräume I und 1I stehen durch in Abb. i nicht dargestellte
Kanäle in Verbindung mit dem Steuerungsraum i.l. der einen aus den Steuerkolben
15 und 16 bestehenden Kolbenschieber aufnimmt. Diese beiden miteinander' starr verbundenen
Steuerkolben sitzen an einer mit Rechtsgewinde versehenen Steuerkolbenstange
17, die sich in eine Hülse 18 herein- und hinausschrauben läßt. Mit dieser
Hülse 18 sind ein Handrad i9 und ein Stirnrad 2o durch Keile -2i bzw. 22 fest verbunden.
Das Zahnrad 22 kämmt mit einem anderen. 23, das, durch den Keil 24 die Hülse 25
zum Mitdrehen zwingt. Sie ist mit einem Rechtsgewinde versehen, in dem sieh die
Schieberspindel 5 herein- und liinausdrehen läßt.
-
Der Steuerraum 14 steht in Verbindung mit dem Zutrittsraum 26, in
den das Fließmittel durch die mit der Hauptleitung verbundene Nebenleitung 27 treten
kann, die durch das Ventil28 geregelt wird. Die Bewegung des Handrades ig im öffnenden
Sinne ist mit Hilfe einer nicht dargestellten Sperrvorrichtung nur möglich bei geöffnetem
Ventil 28.
-
Das Öffnen und Schließen des Absperrschiebers geht folgendermaßen
vor sich: Im geschlossenen Zustande des Absperrschiebers wirkt auf der Druckseite
der Schieberplatte 2 der durch Richtungspfeile angedeutete Fließmitteldruck, der
den Schieber fest an die der Druckseite gegenüberliegenden Führungsleisten 7 preßt.
Das Fließmittel
strömt allseitig, unten durch die- Nuten 3' der
Auflage 3, um die Schieberplatte 2 auch auf ihre Dichtseite, wie in Abb.2 durch
Pfeile angedeutet ist. Der volle Fließmitteldruck ruht also auf dem Metallstulpring
9, und zwar auf den inneren Schenkeln seines U-förmigen O_uerschnittes. Da der Gehäuseteil
i nicht nachgeben kann, bewirkt der anliegendeFiießmitteldruck ein Auseinanderpressen
des dem Schiebersitz 8 anliegenden U-Schenkels des federnden Metallstulpringes 9
nach der Schieberplattenseite zu und damit ein festes Anliegen des Schiebersitzes
8 an der entsprechenden Dichtungsfläche der Schieberplatte 2. Die Abmessungen des
Metallstulpringes 9 sind von der Höhe des Fließmitteldruckes und der Größe der abzudichtenden
Fläche abhängig. Im geschlossenen Zustand des Absperrschiebers kann also kein Fließmittel
durch die Dichtungsflächen treten, da diese durch den Fließmitteldruck fest aufeinandergepreßt
werden. Im geschlossenen Zustande sind Schieberplatte 2 und Schiebersitzring 8 vom
Fließmittel gleicher Temperatur umgeben, so daß zwischen beiden keine schädlichen,
durch Temperaturunterschiede hervorgerufenen Wärmespannungen zu befürchten sind.
Um bei niedrigen Drücken des Fließmittels der Gefahr einerBetätigung des Handrades
ig im öffnenden Sinne ohne vorangegangene Öffnung des Ventils 28 und somit ,einer
Reibung der sich bewegenden Schieberplatte 2 auf ihrem Schiebersitz 8 vorzubeugen,
wird das Handrad ig, wie oben angedeutet; in an sich bekannter Weise mit dem Ventil
28 so gekuppelt, daß ein Öffnen des Schiebers nur nach Freigabe der Fließmittelnebenleitung
27 möglich ist.
-
Zum Öffnen des Absperrschiebers wird mit Hilfe des Ventils 28 die
Nebenleitung 27 mit dem Zuführungsraum 26 verbunden, von dem aus das Fließmittel
in den Steuerungsraum 14 treten kann. - Zur Erläuterung des weiter unten erklärten
Steuervorgangs dient die Abb. 3. Beim Drehen des Handrades i9 im öffnenden Sinne
werden durch das Herausschrauben der Steuerkolbenstange 17 aus der Hülse 18 die
miteinander fest verbundenen Steuerkolben 15 und 16 so bewegt, daß Fließmittel in
den Ringraum I eintritt und den Ringkolben 12 nach rechts 'preßt. Dadurch wird über
die Kolbenstangen i i, die Nasen io und den Metallstulpring 9 der Schiebersitz 8
von der Schieberplatte 2 abgezogen, so daß das Fließmittel an den Dichtungsflächen
vorbeiströmen kann. In dieser Stellung des Schiebersitzes 8 ist die Schieberplatte
2- allseitig entlastet. Die Größe der Fläche des Ringkolbens 12 ist abhängig von
der Höhe des Druckes des Fließmittels in Haupt- und Nebenleitung. Da mit dem Handrad
i9 über die Hülse 18 und das Stirnrad 2o gleichzeitig auch das Stirnrad 23 und damit
über den Keil 24 die Hülse 25 gedreht werden, schraubt sich die mit Rechtsgewinde
versehene Schieberspindel 5 beim Drehen des Handrades i9 im öffnenden Sinne in die
Hülse 25 hinein, d. h. die Schieberplatte 2 wird zur Freigabe des Durchflusses des
Fließmittels gehoben. Die Schieberplatte 2 wird aber bei der öffnungsbewegung des
Handrades i9 nicht sofort mitgenommen, da die Schieberspindel 5 relativ zur Schieberplatte
2 einen durch den Bund 6 der Schieberspindel5 begrenzten toten Hub hat. Somit bewirkt
die Öffnungsdrehung des Handrades i9 über den Steuerungsraum 14 mit Hilfe der Steuerkolben
15 und 16 zunächst das Abziehen des Schiebersitzringes 8 von der Schieberplatte
2. Während dieser Zeit schraubt sich die Schieberspindel 5 nach oben in die Hülse
25, ohne zunächst die Schieberplatte 2 mitzunehmen. Erst wenn der Bund 6 bei 4 an
der Schieberplatte 2 anliegt, d. h. erst dann, wenn der Schiebersitz 8 von der Schieberplatte
2 abgezogen ist, erfolgt die Mitnahme der Schieberplatte 2, die nunmehr durch weitere
Drehung des Handrades i9 völlig geöffnet wird. In der oberen Öffnungsendstellung
befindet sich die Schieberplatte 2 nach Abschluß der Handradbewegung oberhalb des
Schiebersitzes B.
-
Das Schließen des Schiebers geht nun in umgekehrter Reihenfolge der
voneinander abhängigen Bewegungen des Öffnungsvorganges vor sich: Durch das Drehen
des Handrades i9 im schließenden Sinne folgt die entlastete Schieberplatte 2, die
gleichsam an dem Bund 6 der Schieberspindel 5 hängt, der nach unten verlaufenden
Bewegung der Schieberspindel 5 infolge ihres Gewichtes, und gleichzeitig werden
die Steuerkolben 15 und 16 durch das. Hineinschrauben der Steuerkolbenstange 17
in die vom Handrad ig gedrehte Hülse 18 nach oben bewegt, wodurch der Ringraum i
unter Fließmitteldruck gesetzt wird. Durch den Fließmitteldruck auf den Ringkolben
12 im Ringraum I wird der Schiebersitzring 8 über die Kolbenstangen i i und die
Nasen io von der Schieberplattendichtungsfläche abgezogen, so daß die in den Führungen
7 herabgleitende Schieberplatte 2 an ihrer Dichtungsfläche nicht vom Schiebesitz
gestreift wird. Die abhebende Bewegung des Schiebersitzringes 8, die nur ebenso
groß zu sein braucht, daß kein Schleifen zwischen Schieberplatte und Schiebersitz
eintritt, wird eben ermöglicht durch die elastische Formänderung des Metallstulpringes
9, der durch den Ringkolben 12 zusammengedrückt wird, der im Ringraum
1 dem Fließmitteldruck ausgesetzt
ist. Damit während der
Öffnungszeit des Absperrschiebers das Federungsvermögen des Metallstulpringes nicht
dauernd beansprucht wird, ist in dieser Zeit der Ringraum I vom Fließmitteldruck
befreit, so daß auf dem Ringkolben 12 keinerlei Druck herrscht, der Metallstulpring
also elastisch nicht verformt ist.
-
Wenn die Schieberplatte 2 auf ihrer Auflage 3 aufsitzt und bei weiterer
Drehung des Handrades i9 im schließenden Sinne die Steuerkolbenstange 17 weiter
nach oben, die Schieberspindel5 nach unten bewegt wird, so leert sich der Ringraum
I durch Freigabe entsprechender Kanäle, während das Fließmittel aus dem Zuführungsraum
26 nunmehr in den Ringraum II strömt. Eine Bewegung der auf ihrer Auflage 3 in den
Führungen 7 ruhenden Schieberplatte 2 findet in diesem Zeitabschnitt nicht mehr
statt, da sich die Schieberspindel5 infolge ihres toten Hubes gegenüber der Schieberplatte
2 unter Loslösung des bei der Aufwärtsbewegung der Schieberplatte 2 tragenden Bundes
6 aus der Hülse 25 herausdreht. Der Druck des im Ringraum II stehenden Fließmittels
bewirkt eine Bewegung des Ringkolbens 12 nach links und somit ein Anpressen des
Schiebersitzringes 8 an die Schieberplatte 2 über die Kolbenstangen i i und die
Nasen io. Nunmehr wirkt der Fließmitteldruck auf den Metallstulpring 9 und somit
auf den Schiebersitzring 8, d. h. der Absperrschieber ist geschlossen. Die Nebenleitung
27 wird durch das Ventil 28 geschlossen, da für den geschlossenen Absperrschieber
kein Fließmittel mehr zur Steuerunz benötizt wird. Die Einzelheiten des Steuervorganges
im Steuerraum 1d. gibt Abb. 3 an, die in wesenhafter Weise fünf verschiedene Stellungen
A bis E der Steuerkolben i 5 und 16 und -die dazugehörigen Stellungen der Schieberplatte
2, der Schieberspindel 5 und des Schiebersitzes 8 darstellt, wobei die Achse der
Steuerkolbenstange 17 gegenüber Abb. i um 9o° gedreht ist.
-
Mit I ist der Zuführungskanal zum Ringraum I, mit II der zu Ringraum
II, mit 26 der Zuführungsraum aus der Nebenleitung 27 und mit III der abführende
Kanal des Fließmittels bezeichnet. Die Bewegung der Steuerkolben 15 und 16 von rechts
nach links erfolgt während des Öffnungsvorganges, von links nach rechts während
des Schließens des Absperrschiebers.
-
Stellung A gibt die Schließstellung der Schieberplatte 2 und im Steuerraum
1,4 wieder. Der Zuführungsraum 26 ist durch den Steuerkolben 16 geschlossen. Während
der Bewegung der Steuerkolben 15 und 16 nach links, also von der Stellung A nach
Stellung B bei Drehung des Handrades i9 im öffnenden Sinne, wird zuerst der Ringraum
II mit Fließmittel gefüllt,' wodurch eine feste Anpressung des Schiebersitzes 8
an die Schieberplatte 2 erreicht wird. Diese für den Öffnungsvorgang an sich nicht
nötige Steuerung ist bedingt durch die Notwendigkeit der Verwendung der gleichen
Steuerungsteile für das Schließen des Absperrschiebers, also für die rückläufige
Bewegung der Steuerkolbenstange 17.
-
Bei weiterer Bewegung der Steuerkolben 15 und 16 nach links wird der
Ringraum II durch den Überströmkanal 15' entleert, der Ringraum I dagegen gefüllt.
In Stellung B ist dieser Füllungsvorgang angedeutet, indem der zum Ringraum I führende
Zuflußkanal mit dem Zubringerraum 26 verbunden ist. Durch den Fließmitteldruck im
Ringraum I wird der Schiebersitz 8 von der Schieberplatte -2 weggezogen, während
die Schieberspindel 5 mit ihrem Bund 6 nach oben gewandert ist. Bei weiterer Drehung
des Handrades i9 nimmt der Bund 6 der Schieberspindel 5 die Schieberplatte 2 nach
oben mit, während der Schiebersitz 8 so lange von der Schieberplatte 2 ferngehalten
wird, bis diese oberhalb des Schiebersitzes 8 steht, wie Stellung C wiedergibt.
Um das Federungsvermögen des Metallstulpringes 9 nicht während der ganzen Öffnungszeit
des Schiebers zu beanspruchen, wird der Ringkolben 12 im Ringraum I entlastet, indem
der zu ihm führende Kanal I über den Überströmkanal 30 mit dem abführenden
Kanal III in Verbindung steht.
-
Das Schließen des Absperrschiebers geht in umgekehrter Reihenfolge
der oben geschilderten Bewegungen vor sich: Durch die Drehung des Handrades i9 im
schließenden Sinne werden die Steuerkolben 15 und 16 nach rechts bewegt, während
die Schieberspindel 5 sich aus der Hülse 25 herausschraubt, mithin also die allseitig
entlastete Schieberplatte 2 mit nach unten gleiten läßt. Der Abschnitt des Steuerraumes
14 zwischen den Steuerkolben 15 und 16 hat in dieser Zeit die Verbindung des Zuführungsraumes
26 mit dem Ringraum I hergestellt, so daß der Ringkolben 12 und damit der Schiebersitz
8 nach rechts, also von der Schieberplatte 2 wegbewegt und ferngehalten wird. Die
Schieberplatte 2 kann also in ihren Führungen 7 nach unten zu ihrer Auflage 3 geführt
werden, ohne den Schiebersitz 8 zu berühren.
-
Stellung D zeigt, wie der Schieber auf seiner Auflage 3 aufsitzt,
während der Steuerkolben 16 den zum Ringraum I führenden Kanal abschließt und das
in dem Ringraum I stehende Fließmittel durch die Überströmkanäle 30 und 16'
durch den abführenden Kanal lhl abfließen kann. Bei weiterer Bewegung
der
Steuerkolbenstange 17 nach rechts füllt sich gemäß der Stellung E der Ringraum II
mit Fließmittel. Somit wird der Ringkolben i2 im Ringraum II unter Druck gesetzt
und der Schiebersitz 8 fest an die Schieberplatte a gepreßt. In der Schließstellung
der Steuerkolben 15 und 16 steht der Ringraum II über den überströmkanal 3 r und
den Zwischenraum zwischen Steuerkolben 15 und 16 mit dem Abführungskanal III in
Verbindung, so daß die Anpressung des Schiebersitzes 8 an die Schieberplatte 2 nunmehr
lediglich durch das Fließmittel selbst in der oben dargestellten Weise erfolgt.
Der Absperrschieber ist geschlossen. Nach Aufsitzen der Schieberplatte z auf seiner
Auflage 3 führt die in ihrer Bewegung von der Drehung des Handrades ig abhängige
Schieberspindel5 lediglich einen toten Hub aus.
-
Das Wesentliche der Erfindung ist also,das Wegziehen des Schiebersitzringes
8 von der Schieberplatte 2 während ihrer Auf- und Abwärtsbewegung unter Zuhilfenahme
eines mit Schiebersitzring 8 und Gehäuse i fest verbundenen federnden Metallstulpringes
g sowie die Abdichtung mit Hilfe des auf die Schieberplatte 2 und den Metallstulpring
g wirkenden Druckes des Fließmittels.
-
Um zu vermeiden, daß sich im Fließmittel befindliche feste Teile auf
der Dichtungsfläche des Schiebers niederschlagen, ist die Anbringung einer Abstreifvorrichtung,
wie sie in Abb. i mit 29 angedeutet ist, möglich, an welcher der sich bewegende
Schieber vorbeistreifen muß. Für wechselnde Richtung des Fließmitteldurchflusses
ist die Anbringung eines zweiten erfindungsgemäß bewegten Schiebersitzes möglich.