DE4418256A1 - 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.

Derartige aus der Praxis bekannte Absperrarmaturen dienen dem Absperren von durch Rohrleitungen transportierten Fluiden. Die Absperrarmaturen 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 herkömmlicher Bauart 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 geschlosse­ ner 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 Verschmutzungen der Metallsitze führen zu erhöhtem Verschleiß 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 sind hierfür zwei Armaturen mit Zwischen­ räumen erforderlich oder Armaturen mit Doppelscheibe. Dies stellt in der Regel einen recht großen Aufwand mit all den vorher beschriebenen Nachteilen dar.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Absperrarmatur der eingangs genannten Art so weiter zu bilden, daß diese bei geringem Verschleiß des Dichtelementes optimale Dichtverhält­ nisse sicherstellt.

Gelöst wird die Aufgabe bei einer Absperrarmatur der genannten Art dadurch, daß das Dichtelement lose in eine Nut im Gehäuse eingebracht ist und bei in Schließstellung bewegtem Absperrele­ ment mittels eines Druckgases gegen das Absperrelement gedrückt wird.

Erfindungsgemäß wird das Dichtelement lose, das heißt uneinge­ spannt in die Nut im Gehäuse eingebracht. Das Absperrelement besitzt außen ein Sitzband in spezifischer Breite, auf das bei geschlossener Position des Absperrelementes das gummielastische Dichtelement mittels Gasdruck aufgepreßt wird. Hierbei legt sich das Dichtelement homogen auf das Sitzband des Absperrelementes, was zu einem hochdichten Abschluß führt.

Der Vorteil der Abdichtung bei der erfindungsgemäßen Absperrar­ matur ist darin zu sehen, daß das Absperrelement reibungsfrei und ohne größeren Verschleiß des Dichtelementes mit geringen Antriebskräften geöffnet und geschlossen werden kann. Ver­ schmutzungen und Anbackungen am Scheibenrand führen nicht unmittelbar zu erhöhtem Verschleiß oder erhöhtem Drehmoment bzw. zum Blockieren des Absperrelementes. Die Dichtheit der Armatur wird hierbei nicht unmittelbar in Frage gestellt. Der Druck des Druckgases zum Anpressen des Dichtelementes wird jeweils den Betriebsdrücken des Mediums angepaßt und so eingestellt, daß die Armatur gerade die erforderliche Dichtheit erreicht. Falls es nach längerer Zeit durch Verschleiß oder sonstige Einflüsse zur Undichtheit der Armatur kommen sollte, genügt es in der Regel, durch Erhöhung des Druckes des Druckgases auf das Dichtelement die Dichtheit der Armatur wieder herzustellen, ohne daß dieselbe aus der Anlage genommen werden muß.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Absperrelement als Absperrklappe ausgebildet. Das Dichtelement ist zweckmäßig als Ring ausgebildet, der eine umlaufende Nut durchsetzt.

Eine bevorzugte Gestaltung sieht vor, daß im Gehäuse zwei Nuten angeordnet sind, wobei jede Nut ein Dichtelement aufnimmt sowie einen Druckgasanschluß aufweist. Zwischen den beiden Nuten kann eine weitere Nut ohne Dichtungselement angeordnet sein, die ebenfalls mit einem Druckgasanschluß versehen ist. Diese Gestaltung erfüllt damit die Forderung nach einer hochdichten Armatur mit Doppelabsperrung und Sperrgas. Hierzu ist es nur erforderlich, den Außenrand des Absperrelementes, insbesondere der Absperrscheibe etwas zu verlängern, damit eine zweite Dichtung und einen zwischenliegende Sperrgaskammer plaziert werden kann.

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 radial er 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 Merkmale der Erfindung sind in der Beschreibung der Figuren und den Figuren selbst dargestellt, wobei bemerkt wird, daß alle Einzelmerkmale und alle Kombinationen von Einzel­ merkmalen weitere erfinderische Ausgestaltungen darstellen.

In den Figuren ist die Erfindung an einer Ausführungsform beispielsweise dargestellt, ohne auf diese beschränkt zu sein.

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 (14)

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, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (17) lose in eine Nut (11, 12) im Gehäuse (1) eingebracht ist und bei in Schließstellung bewegtem Absperrelement (4) mittels eines Druckgases gegen das Absperrelement (4) gedrückt wird.

2. Absperrarmatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die 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 Dichtelement (17) als Ring ausge­ bildet ist.

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

6. Absperrarmatur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, 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.

7. Absperrarmatur nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Nuten (11, 12) eine weitere Nut (13) ohne Dichtelement angeordnet ist, die einen Druckgas­ anschluß (21) aufweist.

8. Absperrarmatur nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (11, 12) als Formnut ausgebil­ det ist, die sich zur Nutöffnung (16) hin verjüngt.

9. Absperrarmatur nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (17) als O-Ring ausgebil­ det ist.

10. Absperrarmatur nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (11, 12, 13) in radialer Richtung konstante Breite aufweist.

11. Absperrarmatur nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (17) U-förmigen Quer­ schnitt aufweist, wobei das Druckgas das Innere des Dichtrings (11) beaufschlagt.

12. Absperrarmatur nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckmedium Druckluft oder dem Prozeß angepaßtes Druckgas ist.

13. Absperrarmatur nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des Druckgases zum Anpressen des Dichtelementes (17) in Abhängigkeit vom Betriebsdruck des durch die Armatur zu fördernden Mediums eingestellt wird.

14. Absperrarmatur nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das durch die Armatur zu fördernde Medium Dampf oder Gas ist.