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In beiden Strömungsrichtungen abdichtender Flachschieber mit in Ringnuten
vorgesehenen Dichtringen Die Erfindung bezieht sich auf in beiden Strömungsrichtungen
abdichtende Flachschieber mit die Ventilsitze umgebendem Gehäuseinnenraum und mit
in Ringnuten, die um die Durchflußöffnungen angeordnet sind, vorgesehenen Dichtringen.
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Es sind Flachschieber dieser Art bekannt, bei welchen die Dichtringe
die sie aufnehmenden Ringnuten praktisch völlig ausfüllen, so daß sie einerseits
ein einwandfreies Abdichten bei hohen Drücken nicht gewährleisten und andererseits
beim Öffnen und Schließen des Flachschiebers an dessen Verschlußstück so stark angepreßt
bleiben, daß sich das Verschlusstück nur schwer bewegen läßt und die Dichtringe
einer starken Abnutzung unterliegen, wobei außerdem die Gefahr besteht, das die
Dichtringe unter gewissen Arbeitsbedingungen aus ihren Ringnuten herausgetrieben
werden.
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Zweck der Erfindung ist die Schaffung eines Flachschiebers der genannten
Art, bei welchem diese Nachteile behoben sind.
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Gemäß der Erfindung haben bei Anwendung von anderweitig bekannten
Ringnuten, die zum Verschlusstück hin durch einen durch zwei Lippen begrenzten Ringspalt
offen sind, dessen Öffnung kleiner als der Dichtringdurchmesser ist, die Ringnuten
an gegenüberliegenden Seiten beiderseits der Dichtringe zum Gehäuseinnern und zur
Durchflußleitung Verbindung sowie parallel zum Verschlusstück eine größere Ausdehnung,
als der Durchmesser der Dichtringe beträgt.
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Bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung sind die den Ringspalt
begrenzenden Lippen jeweils an zwei in an sich bekannter Weise konzentrisch mit
radialem Spiel zueinander zusammengefügten Ringgliedern ausgebildet, wobei durch
das radiale Spiel die Verbindung der Ringnut mit der Durchflußleitung hergestellt
ist, während als Verbindung der Ringnut mit dem Gehäuseinnenraum ein in dem einen
Ringglied angeordneter Kanal vorgesehen ist.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Ringglieder für
jeden Dichtring in an sich bekannter Weise in einer Ausnehmung des Gehäuses parallel
zur Achse der Durchflußleitung verschiebbar gelagert und durch Federn gegen das
Verschlusstück (Schieberplatte) gedrückt gehalten.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert.
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Fig. 1 ist ein senkrechter Schnitt durch eine Flachschieber, an dem
die Erfindung verkörpert ist; Fig. 2 A, 2 B und 2 C sind in vergrößertem Maßstab
gehaltene Teilschnitte, welche die Lage der Teile in verschiedenen Arbeitsstellungen
veranschaulichen. Der dargestellte Flachschieber weist ein Gehäuse 10 auf, das mit
Durchflußöffnungen 11 und 12 versehen ist, die in Gehäusestutzen 13 bzw. 14 ausgebildet
sind, welche z. B. mit Flanschen 16 bzw. 17 zum Einbau des Schiebers in eine Rohrleitung
versehen sind, in welcher die Strömung eines flüssigen oder gasförmigen Mediums
gesteuert werden soll. Der zentrale Teil 18 des Gehäuses umschließt einen
Innenraum 19 für die Aufnahme eines zwischen den Durchflußöfnungen 11 und 12 bewegbaren
plattenförmigen Verschlusstückes 21, das parallel zueinander verlaufende ebene Seitenflächen
22 hat. Die Mittel zum Betätigen des Flachschiebers, d. h. zum Bewegen des Verschlusstückes
bzw. der Schieberplatte in die Offenstellung bzw. Schließstellung, bilden keinen
Teil der Erfindung und werden daher nicht näher beschrieben.
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Das Verschlusstück 21 weist eine öffnung 51 auf, die bei in Offenstellung
befindlichem Verschlusstück mit den Durchflußöffnungen 11 und 12 in Ausrichtung
liegt.
Die Abdichtung des Verschlußstückes 21 erfolgt durch auf
seinen beiden Seiten vorgesehene elastische Dichtringe 52, die in nachstehend näher
beschriebenen Haltekörpern angeordnet sind, die allgemein mit 53 bezeichnet sind
und von denen jeder zwei ineinandergreifende konzentrische Ringglieder 56 und 57
aufweist.
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Das äußere Ringglied 56 jedes Dchtringhaltekörpers 53 hat einen axial
vom Verschlußstück weg vorspringenden Teil 58 mit einer zylindrischen Umfangsfläche,
durch die das Ringglied 56 in einer Ausnehmung 59 eines zum Verschlußstück hin ragenden
ringförmigen Gehäuseansatzes 54 parallel zur Achse der durch die Durchflußöffnungen
11-12 gebildeten Durchflußleitung verschiebbar gelagert ist. Der Teil 58 des Ringgliedes
56 ist mit einer Nut 61 zur Aufnahme einer Dichtung 62 versehen, die das Ringglied
56 gegenüber dem Gehäuseansatz 54 abdichtet. Jedes Ringglied 56 hat eine Mehrzahl
von in Umfangsrichtung verteilten sich axial erstreckenden Ausnehmungen 63 zur Aufnahme
von Druckfedern 64, die sich gegen eine Fläche 66- des Gehäuseansatzes 54 abstützen
und so das Ringglied 56 mit seiner Stirnfläche 67 gegen eine der Seitenflächen 22
des Verschlußstückes 21 drücken.
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Das innere Ringglied 57 jedes Dichtringhaltekörpers 53 ist in eine
ringförmige Ausnehmung 68 des äußeren Ringgliedes 56 lose, d. h. mit Spiel, eingesetzt
und wird mit seiner Stirnfläche 69 gewöhnlich ebenfalls mit der betreffenden Seitenfläche
22 des Verschlußstückes 21 in Berührung gedrückt.
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In jedem Dichtringhaltekörper 53 ist eine den Dichtring 52 aufnehmende
Ringnut 71 ausgebildet, die von in besonderer Weise gestalteten Flächen begrenzt
wird. So wird jede Ringnut 71 an ihrem inneren Umfang durch eine Fläche 72 des inneren
Ringgliedes 57, an ihrer dem Verschlußstück 21 abgewandten Seite von sich ergänzenden
Flächen 73 und 74 des äußeren Ringgliedes 56 und an ihrer dem Verschlußstück 21
zugekehrten Seite von einer ebenfalls am äußeren Ringglied 56 befindlichen Fläche
75 begrenzt. Die Ringnutflächen 74 und 75 sind gegeneinander unter einem Winkel
in der Größenordnung von 10° geneigt, wobei die Fläche 74 mit der Stirnfläche 67
des Ringgliedes 56 einen Winkel von etwa 30° und die Fläche 75 mit der Stirnfläche
67 einen Winkel von etwa 40° bilden kann.
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Die am inneren Ringglied 57 befindliche Fläche 72 geht in eine Lippe
76 über, und die am äußeren Ringglied 56 befindliche Fläche 75 endigt in einer Lippe
77. Die beiden Lippen 76 und 77 begrenzen einen zum Verschlußstück 21 hin offenen
Ringspalt, dessen Öffnung kleiner als der Durchmesser des Dichtringes 52 ist. Durch
diesen Ringspalt hindurch kann der Dichtring 52 mit der ihm benachbarten Seitenfläche
22 des Verschlußstückes 21 in abdichtende Berührung treten. Die Ringnut 71 hat parallel
zum Verschlußstück 21 eine Ausdehnung, die größer als der Durchmesser des Dichtringes
ist, so daß dieser in der Ringnut in radialer Richtung bewegbar gehalten ist.
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Die Bemessung der jede Ringnut 71 begrenzenden Flächen ist derart,
daß wenn sich einer der Dichtringe 52 in der in Fig. 2A wiedergegebenen Lage befindet,
in welcher auf ihn kein Mediumdruck einwirkt und das Ringglied 57 mit seiner Stirnfläche
69 an der Verschlußstückseitenfläche 22 anliegt, der Dichtring 52 in axialer Richtung
etwas zusammengedrückt ist und mit der Ringnutfläche 73 und der Verschlußstückseitenfläche
22 in abdichtendem Eingriff steht.
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In jedem äußeren Ringglied 56 sind ein oder mehrere. Kanäle 78 vorgesehen,
über welche die Ringnut 71 auf der Außenumfangsseite des Dichtringes 52 eine Verbindung
mit dem Gehäuseinnenraum 19 hat, während sie auf der inneren Umfangseite bei 79
eine Verbindung mit der Durchflußleitung über das Spiel zwischen den beiden Ringgliedern
56 und 57 in der Ausnehmung 68 hat.
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Sobald auf einen der Dichtringe 52 Mediumdruck aus dem Gehäuseinnenraum
19 über die Kanäle 78 einwirkt, wird auf den Dichtring eine Kraft ausgeübt, - die
ihn verformt, wie dies auf der rechten Seite der Fig. 2 B veranschaulicht ist, wobei
die Seiten des Dichtringes in abdichtender Berührung mit den Flächen 22 und 73 gehalten
werden. Wenn dagegen Mediumdruck aus der Durchflußöffnung 11 oder 12 über das Spiel
in der Ausnehmung 68. auf einen der Dichtringe 52 wirkt, wird der Dichtring, wie
dies auf der linken Seite der Fig. 2 B veranschaulicht ist, unter Streckung in radialer
Richtung zwischen die gegeneinander geneigten Flächen 74 und 75 der Ringnut 71 in
eine Lage gedrückt, in welcher er außer Eingriff mit der Seitenfläche 22 des Verschlußstückes
21 ist. Bei Aufhebung dieser Druckwirkung kehrt der Dichtring in seine normale Lage
in Dichtungseingriff mit dem Verschlußstück 21 zurück.
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An der der Durchflußleitung zugekehrten Seite der Haltekörper 53 ist
eine Führung für das Verschlußstück 21 in Form von Metallplatten 80 vorgesehen,
deren Längsränder zu Flanschen 81 umgebogen sind, die an den Kanten des Verschlußstückes
21 führend angreifen. Die oberen Enden 82 der mit Öffnungen 84 versehenen Platten
80 sind in Ausnehmungen 83 der Ringglieder 56 befestigt.
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Die Wirkungsweise des dargestellten Flachschiebers ist wie folgt:
Nimmt man an, daß der in die Rohrleitung eingebaute Schieber sich in der geöffneten
Stellung gemäß Fig. 1 befindet, dann nehmen die Dichtringe 52 die in Fig. 2A gezeigte
Lage ein. Der Druck im Gehäuseinnenraum 19 ist der gleiche wie in der Durchflußleitung,
und daher wirkt kein Druckunterschied auf die Dichtringe.
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Wenn der Schieber bei Nichtvorhandensein von Mediumdruck in der Rohrleitung
in die geschlossene Stellung gebracht wird, nehmen die Dichtringe 52 wieder die
in Fig. 2A gezeigte Lage ein. Wenn jetzt Mediumdruck auf einer Seite des Schiebers
wirksam wird, beispielsweise in der Zuflußöffnung 11, dann wird auf den einen Dichtring,
d. h. auf den linken Dichtring 52 (Fig. 2A), über das Spiel zwischen den beiden
Ringgliedern 56, 57 (bei 68) ein Druck ausgeübt, der ihn augenblicklich radial ausdehnt
und außer Dichtungseingriff mit dem Verschlußstück 21 bringt, so daß ein Druckausgleich
zwischen der Zuflußöfnung 11 und dem Gehäuseinnenraum 19 längs der Fläche 67 ermöglicht
wird. Es baut sich in dem Gehäuseinnenraum ein Mediumdruck auf, der über einen der
Kanäle auf den rechten Dichtring einwirkt und ihn in noch dichteren Eingriff mit
dem Ringglied 56 und der Seitenfläche 22 des Verschlußstückes 21 preßt, wie dies
im rechten Teil der Fig.2B gezeigt ist. Auf diese Weise wird ein leckdichter Abschluß
zwischen dem Verschlußstück und dem Gehäuse auf der Abflußseite aufrechterhalten.
Bei entgegengesetzter Strömungsrichtung tritt eine entsprechende umgekehrte Wirkung
ein.
Wenn das Verschlußstück 21 aus der Schließstellung in
die Offenstellung bewegt wird, während verhältnismäßig hoher Mediumdruck in der
Durchflußöffnung 11 oder 12 herrscht, dann ergeben sich folgende Wirkungen: Fig.
2 C zeigt die anfängliche Öffnungsbewegung des Verschlußstückes 21, bei welcher
ein kleiner Teil seiner Öffnung 51 sich an den Dichtringen vorbeibewegt hat.
Nimmt man an, daß der hohe Druck in der linken Durchflußöffnung 11
herrscht,
dann wirkt der zwischen der Fläche 67 des Ringgliedes 56 und der Seitenfläche 22
des Verschlußstückes 21 hindurchtretende Strom auf den linken Dichtring 52
ein, um ihn in radialer Richtung auswärts zwischen die Flächen 74 und 75 seiner
Ringnut 71 auszudehnen. Auf der anderen Seite des Verschlußstückes gleicht
sich der Druck in der Ringnut 71 des rechten Dichtringes 52 an dessen
innerem Umfang bei 79 mit dem Druck in der Durchflußöffnung 12 aus,
während der in dem Gehäuseinnenraum 19 herrschende Zwischendruck auf den
äußeren Umfang des Dichtringes über einen der Kanäle 78 wirkt und ihn in radialer
Richtung einwärts drückt, so daß er daran gehindert wird, sich durch den Ringspalt
zwischen den Lippen 76 und 77 hindurchzudrücken.
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Wenn das Verschlußstück in der Offenstellung steht und kein Druckunterschied
auf es wirkt, halten die Druckfedern 64 die Ringglieder 56 in Kontakt mit den beiden
Seitenflächen 22 des Verschlußstückes und keines der Ringglieder 56 steht mit dem
entsprechenden Ansatz 54 des Gehäuses im Eingriff. Wenn sich jedoch das Verschlußstück
in geschlossener oder teilweise geschlossener Lage befindet und ein Druckunterschied
an ihm vorhanden ist, dann bewirkt die auf das Verschlußstück ausgeübte seitliche
Schubkraft, daß das auf der Abströmseite befindliche Ringglied 56 in Eingriff mit
dem betreffenden Gehäuseansatz 54 gelangt, wie dies in Fig. 2B rechts dargestellt
ist. Unter diesen Bedingungen bewegen sich die Ringglieder 56 und
57 auf der Zuflußseite unter dem Einfluß der Federn 64 mit dem Verschlußstück
21. Auf diese Weise wird zu allen Zeiten eine Metall-an-Metall-Berührung mit den
Seitenflächen des Verschlußstückes aufrechterhalten, um den Zutritt von Fremdstoffen
in den Gehäuseinnenraum 19 zu verhindern.
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Ein Flachschieber gemäß der Erfindung kann für verhältnismäßig hohe
Mediumdrücke verwendet werden, beispielsweise solche in der Größenordnung von 7
kg/cm2 oder mehr. Die Kraft, die erforderlich ist, um das Verschlußstück aus der
Offenstellung in die Schließstellung zu bewegen, ist verhältnismäßig gering, selbst
wenn Druck in der Leitung vorhanden ist. Der Schieber kann während verhältnismäßig
langer Zeit benutzt werden, ohne daß Wartung erforderlich ist, und eine Schmierung
ist nicht erforderlich, um guten ; Verschluß aufrechtzuerhalten. Die Dichtringe
unterliegen keiner übermäßigen Abnutzung und können leicht ausgewechselt werden.
Die Fläche 69 des Ringgliedes 57 wird in direkten Kontakt mit der Seitenfläche 22
des Verschlußstückes auf der Abflußseite gepreßt, und dieser Umstand verhindert,
daß sich etwa abreibende Teilchen des Dichtringes zwischen die Flächen 69 und 22
gelangen. Wenn das Verschlußstück betätigt wird, haben die Dichtringe eine Art Wischwirkung,
die Fremdstoffe entfernt und die genannten Flächen sauberhält. Sollten die Dichtringe
wegen übermäßiger Abnutzung oder Bruches ihre Abdichtwirkung verlieren, so bleibt
dennoch ein hinreichender Metall-an-Metall-Abschluß erhalten, so daß der Schieber
benutzbar bleibt, bis neue Dichtringe eingesetzt werden können.