CH615489A5 - Gate valve - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Schieberventil mit einer doppelten Verschlussplatte.

Für Schieberventile wurden aus fertigungstechnischen und funktionellen Gründen bereits doppelte Verschlussplatten vorgesehen. Solche Verschlussplatten gewährleisten eine

Abdichtung auch bei einer Verformung der Ventilsitze infolge von unterschiedlicher Erwärmung und mechanischen Kräften.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schieberventil mit einer geteilten Verschlussplatte zu finden, das im folgenden näher erläuterte Vorteile bei der Herstellung, der Verschlusswirkung und hinsichtlich der Zuverlässigkeit bringt.

Das erfindungsgemässe Ventil hat die Merkmale des Anspruchs 1. Die beiden Schieberteile können sich unabhängig voneinander ausbiegen, so dass trotz Änderungen von Abmessungen und der Winkelposition zwischen den jeweiligen Sitzflächen der abströmseitige Ventilsitz unabhängig davon seine Abdichtungsfunktion ausführen kann bzw. sich der Gegensitz-fläche anpassen kann. Wenn die Ventilsitze und Sitzflächen abgenutzt sind oder auf andere Weise beschädigt sind, so dass ein Nachschleifen erforderlich ist, so kann die dabei abgetragene Materialmenge durch Vergrössern der Breite des Abstandshalters kompensiert werden, so dass sich erneut die gewünschte Beziehung zwischen den Sitzflächen in der vollgeschlossenen Position ergibt. Der Abstandshalter kann wesentlich kleiner sein als die Sitzflächen, um die Biegefähigkeit der Verschlusscheiben zu erhöhen.

Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung können die Scheibenteile quer zum Strömungskanal verlaufende Schlitze aufweisen, die ein T-förmiges Kopfende eines nicht-drehenden Ventilschaftes einschliessen. Da der Schieber durch seine Keilform am Kopf breiter ist als am Boden, ist genügend Material vorhanden, um Hohlräume zu bilden, die quer zu den Ventilsitzflächen verlaufen und dabei radial weiter innen angeordnet sind. Im Gegensatz zu bekannten Schieberventilen, bei denen der Schlitz für den T-Kopf parallel zur Strömungsrichtung gerichtet ist, kann der gesamte Befestigungsabschnitt des Schaftkopfes ausserhalb der Ventilsitzflächen angeordnet sein. Dies trägt wesentlich zur geringeren Höhe des Ventils bei, so dass sich eine wesentlich kompaktere Konstruktion ergibt. Weiterhin ist es bei bekannten Ventilen möglich, dass beim Bruch des Ventilschaftes das Schaftende in den Strömungskanal gelangt. Diese Möglichkeit würde durch die Ausführungsform der Erfindung ausgeschlossen sein.

Bei der erwähnten Schaftverbindung, die senkrecht zur Strömungsrichtung ausgerichtet ist anstatt parallel, ergeben sich an den Ventilscheiben keine Kräfte, die eine relative Drehung der Scheiben verursachen würden. Entsprechend ist keine Stiftverbindung od. dgl. erforderlich.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Querschnitt durch das Schieberventil in geschlossener Position,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 der Fig. 1 mit der verriegelten Nabe und dem zwischen den Ventilscheiben angeordneten Abstandsring,

Fig. 3 einen Teilschnitt durch das Ventil mit dem Sitzring des Ventilgehäuses und seinem Eingriff mit der Sitzfläche an der Ventilscheibe,

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie 4-4 der Fig. 1 mit der Führung zwischen dem Schieber und dem Ventilgehäuse,

Fig. 5 einen vergrösserten Teilschnitt entlang der Linie 5-5 der Fig. 1 mit der Verbindung des Schaftkopfes an den Ventilscheiben,

Fig. 6 eine vergrösserte perspektivische Teildarstellung des Schaftkopfes mit seiner Anordnung an den Ventilscheiben, Fig. 7 eine vergrösserte perspektivische Darstellung des Schaftkopfes, und

Fig. 8 eine vergrösserte perspektivische Darstellung einer Ventilscheibe mit dem Schlitz für den Ventilkopf und der segmentierten Nabe.

s

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

615489

Das in Fig. 1 dargestellte Schieberventil 10 ist für Hochdruck geeignet, wie z. B. in Wärmekraftanlagen mit herkömmlicher Verbrennung oder in Kernkraftanlagen. Ein solches Ventil kann in Produktleitungen verwendet werden, die einen Durchmesser von 38 mm (1,5") bis 1000 mm (42") bei Drük-ken von 42, 63,105, 175 und 320 kg/cm2 (600,900,1500, 2500 und 4500 ANSI-Druck) aufweisen.

Das Schieberventil 10 hat ein nachfolgend als Ventilkörper 12 bezeichnetes Ventilgehäuse, eine Ventilhaube 14, ein Ventiljoch 20 und ein Handrad 22. Durch Drehen des Handrades 22 hebt und senkt sich ein innerer Schaft 24 und damit ein doppelscheibiger Schieber 26, um einen Strömungskanal zu öffnen und zu schliessen, der sich durch den Ventilkörper 12 entlang einer Achse 28 zwischen einem linken Auslass 30 und einem rechten Auslass 32 erstreckt. Die Richtung der Strömung ist abhängig von der Anlage und das Ventil ermöglicht die Strömung in beiden Richtungen.

Der Ventilkörper 12 ist im wesentlichen T-förmig aus Gusseisen geformt und hat Auslassabschnitte 33 und 34 sowie einen Steuerabschnitt 35, die sich gegenseitig an einer Ventilkammer schneiden, die durch den Schieber 26 ausgefüllt wird. Der Abschnitt 33 weist den erwähnten Auslass 33 auf sowie einen Strömungskanal 36. Der Abschnitt 34 weist den erwähnten Auslass 32 auf sowie einen Strömungskanal 38. Die Kanäle 36 und 38 sind koaxial auf der Strömungsachse 28 angeordnet. Das Ende des Steuerabschnittes 35 bildet einen zylindrischen Abschnitt 40 mit einer nach oben gerichteten Öffnung. Die Achse 42 dieses Abschnittes erstreckt sich senkrecht zur Strömungsachse 28 des Ventils.

Die inneren Enden der Abschnitte 33 und 34 haben Bohrungen 50 und 52, in die zylindrische Sitzringe 54 eingesetzt sind. Die Sitzringe 54 haben gehärtete ringförmige Sitze 56 (Fig. 4). Die Sitze 56 sind in Ebenen angeordnet, die um 5° gegenüber der Achse 42 geneigt sind. Diese Ebenen der Sitze 56 verlaufen ausserdem symmetrisch zu den Achsen 42 und 28. Die Sitzringe 54 sind an der inneren Oberfläche des Ventilkörpers 12 durch eine kontinuierlich umlaufende Schweiss-naht 58 befestigt.

Die Ventilhaube 14 ist am oberen Ende des Abschnittes 40 und dem äusseren Ende des Abschnittes 35 durch einen geschlitzten Sperring 60 gehalten. Der Ring 60 wird durch Bolzen 62 angeklemmt, so dass der äussere Flansch 64 der Haube 14 nach oben gegen den Sperring gezogen wird, der in einer Umfangsrille 65 gehalten ist. Die Haube 14 hat in ihrer Mitte eine Aussparung und Öffnung für die Aufnahme des Schaftes 70. Am äusseren Ende des Schaftes 24 bzw. 70 ist das Handrad 22 befestigt und an seinem unteren Ende der Schieber 26. Eine Stopfbuchse 76 dient der Abdichtung am Umfang des Schaftes 70.

Das Ventiljoch 20 ist am Kopf des Abschnittes 35 durch einen geschlitzten Sperring 78 gehalten. Ein Paar von Rollenlagern 80 und 82 sind mit ihrem äusseren Laufring in Bohrungen am oberen Ende des Joches 20 aufgenommen. Ihre inneren Laufringe werden an einander gegenüberliegenden Enden einer drehbaren Buchse 84 festgehalten, die ein Innengewinde hat, das in Eingriff steht mit dem mit Gewinde versehenen Ende 86 des Ventilschaftes 70. Die Hülse 84 ist mit dem Handrad 22 verriegelt, so dass durch Drehen des Handrades 22 die Buchse 84 gedreht wird und somit der Ventilschaft 70 gehoben und gesenkt wird. Dabei hebt und senkt sich der Ventilschieber 26 zwischen der dargestellten unteren Schliess-position und einer oberen Position, in der der Schieber 26 in einer halbkugelförmigen Aussparung 90 an der Unterseite der Ventilhaube 14 aufgenommen wird, so dass sich eine verringerte vertikale Höhe des Ventiles ergibt.

Der Ventilschieber 26 hat zwei identisch geformte Schieberscheiben 100 und 102, die miteinander vereinigt zwei einander gegenüberliegende Sitzflächen bilden, die in dichten Kontakt mit den Sitzen 56 der Sitzringe 54 gelangen, um ein Eindringen von Flüssigkeit hinter die Dichtflächen zu verhindern. Jede Scheibe hat eine überstehende gehärtete Sitzfläche 104, die in einer Ebene flachgeschliffen ist, welche gegenüber der ebenen Rückseite unter einem Winkel verläuft, der der Neigung des Sitzes 56 gleich ist oder eine Neigung von 5° gegenüber der Rückseite aufweist. Der äussere Durchmesser der Oberfläche 104 ist etwas grösser als die Oberfläche 56. Nach dem anfänglichen Zusammenbau ist die gesamte Dicke des Schieberkeils in der voll geschlossenen Position des Ventils so bemessen,

dass die Achse 106 des Schiebers sich oberhalb der Strömungsachse 28 befindet. Nach Abnutzung der Sitzflächen gelangt die Achse 106 weiter nach unten, und es wird ein vollständiger Dichtungskontakt aufrechterhalten, bis der äussere Durchmesser der Oberfläche 104 sich in nicht akzeptierbarer Weise unter dem äusseren Durchmesser des Sitzes 56 an dessen oberer Mitte befindet.

Wie die Darstellung in Fig. 8 zeigt, ist die rückseitige Oberfläche 110 der Ventilscheibe 102 im wesentlichen eben und nur unterbrochen durch drei segmentförmige Riegel 112, die in gleichem Umfangsabstand voneinander um die Achse 106 angeordnet sind. Bei dieser Anordnung ergibt sich eine ununterbrochene Bezugsfläche, durch die eine genaue Bearbeitung der Sitzfläche 104 möglich ist. In zusammengesetztem Zustand greifen die Riegel 112 in entsprechende Riegel an der gegenüberliegenden Schieberscheibe, so dass eine segmentierte ringförmige Nabe entsprechend der Darstellung in Fig. 2 vorhanden ist. Die Seiten der einzelnen Riegel sind so geformt, dass sich in Umfangsrichtung ein Abstand zu den angrenzenden Riegeln ergibt, durch den eine begrenzte Relativbewegung ohne Einwirkung aufeinander möglich ist. Die segmentierte Nabe hält einen Abstandsring 120, der eine vorgegebene Dicke hat, durch die sich zusammen mit der Dicke der einzelnen Schieberscheiben eine Gesamtdicke des Schiebers 26 ergibt, die ausreichend ist, um einen genauen Sitz des Schiebers an den Ventilsitzen zu erhalten. Der Ring 120 ist wesentlich kleiner als der Durchmesser der Sitzflächen, um eine gute Ausbiegung der Sitzflächen unter dem Einfluss des Druckes sowie des Schaftandruckes zu erhalten.

Sollte ein zu starker Verschleiss an den Sitzflächen aufgetreten sein oder ist eine der Sitzflächen übermässig beschädigt, so muss der Schieber entfernt werden, um die Sitzflächen zu überarbeiten. Da hierfür Metall abgetragen wird, ist es möglich, dass sich eine zu starke Abwärtsbewegung des Schiebers ergibt, d. h. über den Punkt hinaus, an dem noch eine Abdichtung möglich ist. Bei bekannten Ventilkonstruktionen ist dann ein Ersatz des gesamten Ventiles erforderlich. Bei der erfin-dungsgemässen Ventilkonstruktion ist es jedoch nur erforderlich, den Abstandsring 120 zu ersetzen. Durch die Wahl der Dicke des Abstandsringes kann das bei der Überarbeitung der Sitzflächen abgetragene Material kompensiert werden.

Das untere Ende des Ventilschaftes 70 ist mit einem T-förmigen Kopf versehen, der einen Betätigungsring 130, einen zylindrischen Hals 132 und einen T-Keil 134 hat. Wie in den Fig. 5, 6 und 7 zu sehen ist, hat der Kragen 130 die Form eines Kegelstumpfes mit einer unteren ringförmigen Lagerfläche 136. Der T-Keil 134 hat Aussenseiten 137 mit dem gleichen Durchmesser wie der äussere Durchmesser des Kragens 130 sowie geneigte Seitenflächen 138, die symmetrisch zu der Achse 42 angeordnet sind und somit einen nach unten sich verjüngenden Keilabschnitt bilden.

Wie die Fig. 6 und 8 zeigen, hat jede Scheibe 102 eine obere Lagerfläche 140, die in Kontakt mit der Fläche 136 gelangt, sowie eine halbkreisförmige, axial gerichtete Aussparung 144, die den Hals 132 lose umgibt, und einen keilförmigen Querschlitz 146, der quer zu den Achsen 106 und 42 verläuft. Der Schlitz befindet sich innerhalb der Begrenzungen der Sitzflächen des Ventiles, so dass sich ein niedrigeres Profil

5

1«

15

20

25

30

35

40

45

50

55

«0

65

615489

4

ergibt. An den Seiten der Schlitze 146 sind paarweise geneigte Fortsätze 148 angeformt, die ein geringes Spiel gegenüber den geneigten Flächen 138 des Keiles 134 aufweisen. In zusammengesetzter Ausführung, die teilweise in Fig. 6 dargestellt ist, wird der Kopf des Schaftes von dem Schlitz 146 aufgenommen und die andere Hälfte des Schiebers wird auf die gleiche Weise aufgenommen, so dass der keilförmige Kopf 134 innerhalb der Schlitze 146 gehalten wird. Durch die quer verlaufende Anordnung des Schlitzes wird der Schaftkopf sicher gehalten, und ein Eintritt des Schaftendes in den Strömungskanal bei Schaftbruch wird verhindert.

Infolge der Keilform des Schiebers 26 wird die durch den Schaft 24 auf die Sitzflächen übertragene Kraft stark vergrös-sert, so dass sich eine starke Dichtkraft an den aneinanderliegenden Sitzflächen ergibt. Die unabhängige Ausbiegung der Sitzflächen, die durch den gespaltenen Schieber möglich ist, bewirkt, dass die einzelnen Sitzflächen sich biegen und der Sitzfläche unter dem Flüssigkeitsdruck anpassen können, ohne dass eine entsprechende Verformung an der gegenüberliegenden Scheibe des Schiebers auftritt. Weiterhin werden die Sitzkräfte an den einzelnen Sitzflächen ausgeglichen. Wenn eine Bewegung des Schiebers in die entgegengesetzte Richtung gewünscht wird, so gelangt entsprechend die obere Oberfläche des T-Kopfes 134 an die untere Fläche des Schlitzes 146 und, soweit wie die Scheiben voneinander unabhängig sind, bewirkt die sich ergebende Ausbiegung eine genügende Verringerung s der Sitzkraft, um die Sitzflächen freizubekommen.

Die Aufwärtsbewegung des Schiebers durch Drehen des Handrades 22 und die Aufwärtsbewegung des Schaftes 24 erfolgt so weit, bis die konische rückwärtige Sitzfläche 130 des Schaftes 70 zur Anlage an der rückseitigen Sitzfläche 150 der io Haube 14 kommt. In dieser Position ist der Durchstrom durch die Kanäle 36, 34 nicht mehr eingeengt.

Es ist von Vorteil, dass nur während der abschliessenden Schliessbewegung und zu Beginn der Öffnungsbewegung des Schiebers eine mechanisch oder druckbelastete Gleitbewegung 15 der Sitzflächen über die Ventilsitze erfolgt, da sich folglich die Abnutzung der Sitzflächen verringert.

Die Führung des Schiebers bei seiner Auf- und Abwärtsbewegung ergibt sich durch Führungszungen 152, 154, die an den Seiten der Schieberscheiben 100,102 angeformt sind und in 20 einer Nut 156 des Ventilgehäuses 12 gleiten. Da die Führungszungen in einer gemeinsamen Nut gleiten, hält die Nut die Schieberscheiben 100,102 zusammen.

B

2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

615489

1. Schieberventil mit einem Ventilgehäuse mit zwei Strömungskanälen (36, 38), deren innere Enden mit einer zentral angeordneten Ventil-Steuerkammer verbunden sind, die sich nach oben entlang einer Achse öffnet, und deren äussere Enden mit einer Rohrleitung verbindbar sind, Ventilsitzen (56), die die inneren Enden der Strömungskanäle (36, 38) an der Steuerkammer umgeben und die in Ebenen angeordnet sind, die zu der Achse hin von der Öffnung weg zusammenlaufen und einander gegenüberliegend angeordnet sind, einem zweiteiligen Schieber (26), der entlang der Achse (42) durch einen Schaft (24, 70) zwischen einer offenen und geschlossenen Position bewegbar ist, wobei jeder Teil (100,102) des Schiebers (26) eine Sitzfläche aufweist, die parallel zum zugehörigen Sitz des Ventiles verläuft und somit in der geschlossenen Ventilposition bei einer vorgegebenen axialen Position dicht an diesen anlegbar ist, und dessen der Sitzfläche gegenüberliegende Oberfläche quer zu dem Strömungskanal des Ventils verläuft, wobei diese gegenüberliegenden Flächen (110) einander gegenüberliegend angeordnet sind und wobei Verriegelungsmittel (144,146) mit dem Ventilschaft (70) vorgesehen sind, gekennzeichnet durch einen austauschbaren Abstandshalter (120), der zwischen den Teilen (100,102) des Schiebers (26) eingesetzt ist und Auflageflächen für diese Schieberteile zur Erzielung einer bestimmten Gesamtbreite des Schiebers und damit Herstellung der dichtenden Anlage der Sitzflächen in vorgegebener axialer Position des Schiebers hat, sowie von den einander gegenüberliegenden rückseitigen Rächen der Schieberteile abstehende Vorsprünge (112) für die Halterung des Abstandshalters (120), und Führungsmittel (152, 154,156), die eine Trennung der Schieberteile gegenüber der Achse und ein Lösen der Halterungsmittel (112) bei der Bewegung des Schiebers zwischen offener und geschlossener Position verhindern.

2. Schieberventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandshalter (120) ein kreisförmiger Ring ist,

wobei der Ring zur Erhöhung der Biegbarkeit der Scheiben (100,102) einen kleineren Umfang hat als die Sitzflächen, und dass die Vorsprünge (112) zumindest teilweise an die Seiten des Abstandsringes (120) angrenzen, so dass dieser in radialer Lage gehalten wird.

2

PATENTANSPRÜCHE

3. Schieberventil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen in den Schieberteilen vorgesehenen Querschlitz (146), der quer zur Strömungsachse (28) verläuft, eine in dem Schieber vorgesehene, sich entlang der Achse (42) erstreckende Öffnung (144), die in den Querschlitz (146) übergeht, wobei der Ventilschaft (70) ein vergrössertes Ende aufweist, das zur Aufnahme in dem Schlitz (146) geformt ist, sowie einem Halsteil (132) für die Aufnahme in der Öffnung (144) und einem grösseren Kragen (130), der durch den Hals (132) sich in Abstand von dem Abschlussende des Schaftes befindet, wobei dieser Kragen an der oberen Oberfläche während der Schliess-bewegung des Ventils anliegt, so dass die vom Ventilschaft über den Kragen aufgebrachte Kraft den Schieber zwischen den Ventilsitzen verkeilt, und wobei das über den Ventilschaft auf den Schieber übertragene Drehmoment durch die Führungsmittel des Schiebers aufgenommen wird, und das vergrös-serte Ende (137) des Schaftes mit der oberen Fläche des Schlitzes (146) beim öffnen des Ventils in Kontakt gelangt.