DE1288392B

DE1288392B - Drehschieber

Info

Publication number: DE1288392B
Application number: DEA46793A
Authority: DE
Inventors: Lowrey William Earl; Stewart Jun Joseph Terell
Original assignee: ACF Industries Inc
Current assignee: ACF Industries Inc
Priority date: 1964-03-12
Filing date: 1964-08-07
Publication date: 1969-01-30
Also published as: US3334650A; GB1075180A

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehschieber mit einem ringförmigen Gehäuse, an dem Anschlußstutzen abnehmbar befestigt sind, die zusammen mit dem Gehäuse eine Kammer zur Aufnahme des drehbaren Kükens und zweier die Durchlaßkanäle der Anschlußstutzen umgebender ringförmiger Sitzkörper bilden, wobei die Sitzkörper in Ringnuten der Anschlußstutzen liegen und wobei die Innenflächen des Gehäuses und der Anschlußstutzen sowie das Küken mit einem im wesentlichen inerten Auskleidungsmaterial überzogen sind, das mit diesen Bauteilen formschlüssig verbunden ist. Das inerte Auskleidungsmaterial hat hierbei den Zweck, die einzelnen Bauteile gegenüber dem Angriff korrodierender Medien, die von der durch den Drehschieber geregelten Leitung geführt werden, zu schützen.
Solche korrodierende Medien liegen in der chemischen und petrochemischen Industrie, aber' auch auf anderen Anwendungsgebieten, häufig vor. Man hat versucht, den Angriff der korrodierenden Medien auf die Rohrleitungswände sowie die Schieberbauteile durch Auskleidungen der Rohrleitungsinnenwand sowie durch die erwähnten Auskleidungen der Drehschieberbauteile zu verhindern, jedoch konnten die bisherigen Konstruktionen noch nicht restlos befriedigen. Bei einer bekannten Konstruktion bestehen die Auskleidungen aus Überzügen aus Tetrafluoräthylen, welche auf die Innenwand der Anschlußstutzen sowie auf das Küken aufgezogen sind. Diese Auskleidungen decken hierbei die in die Ringnuten der Anschlußstutzen eingelegten elastischen Dichtungsringe ab, so daß diese Dichtungsringe nicht ohne Zerstörung der Auskleidung aus den Ringnuten herausgenommen und ausgewechselt werden können. Weiter hat eine solche Konstruktion den Nachteil, daß infolge der notwendigen Nachgiebigkeit des Dichtungsringes das Auskleidungsmaterial, welches ja in dichtende Anlage an das Küken gedrückt werden muß, zahlreichen Verformungsvorgängen im Laufe des Betriebes unterworfen ist. Es treten daher Dauerbrüche in diesem Auskleidungsmaterial auf, so daß das aggressive, in der Leitung strömende Medium in Berührung mit den metallischen Teilen des Ventilgehäuses gelangen kann. Das Medium kriecht in den entstehenden Spalt zwischen dem metallischen Ventilteil und der Auskleidung hinein und hebt diese immer mehr von dem zu schützenden Metallteil ab. Da bei der bekannten Konstruktion in den Wänden der Anschlußstutzen Öffnungen für den Abzug von zwischen der Auskleidung und dem Metallteil eingeschlossener Luft vorgesehen sind, besteht die Gefahr, daß das korrodierende Medium durch diese Abzugsöffnungen austritt. Dadurch entsteht zusätzlich eine Gefahrenquelle.
Die Erfindung setzt sich zur Aufgabe, diese Nachteile zu vermeiden und besteht im wesentlichen darin, . daß die Ringnuten ebenfalls mit inertem Material ausgekleidet sind, wobei dieses Auskleidungsmaterial zwischen der Anschlußstutzenwand und den aus inertem Material bestehenden Sitzkörpern liegt, so daß die Sitzkörper austauschbar sind. Die Sitzkörper können somit ohne Zuhilfenahme eines Werkzeuges und ohne Beeinträchtigung der Auskleidung schnell und einfach ausgewechselt werden, so daß die hierfür nötige Arbeitszeit gegenüber der bekannten Konstruktion wesentlich herabgesetzt werden kann. Da während eines solchen Sitzkörperaustausches die Leitung stillgelegt werden muß, bedingt jede Herabsetzung der für die nötigen Servicearbeiten nötigen Zeit auch eine Steigerung der Wirtschaftlichkeit der gesamten Anlage.
Vor allem aber wird durch die Erfindung vermieden, daß das Material der Auskleidung die elastischen Verformungen des Sitzkörpermaterials mitmachen muß. Es kommt daher nicht mehr zu Dauerbrüchen des Auskleidungsmaterials, so daß die Lebensdauer der Auskleidung wesentlich gesteigert wird, zumal bei der erfindungsgemäßen Konstruktion die Auskleidungen der Ringnuten für die Sitzkörper und des Kugelkükens nicht aufeinander beim Öffnungs- bzw. Schließvorgang des Drehschiebers gleiten, wie dies bei der bekannten Konstruktion der Fall ist. Durch entsprechende Wahl des Materials der Auskleidungen einerseits und des Materials der inerten Sitzkörper anderseits kann ohne weiteres die auftretende, durch die Reibung bei der öffnungs- bzw. Schließbewegung des Kükens bedingte Abnutzung vom Sitzkörpermaterial aufgenommen werden, ohne daß an der Auskleidung des Kükens ein wesentlicher Verschleiß auftritt. Dadurch braucht die Auskleidung nicht oder nur selten, verglichen mit der bekannten Konstruktion, erneuert zu werden, was einerseits die hierfür nötigen Kosten senkt, andererseits vermeidet, daß dadurch Betriebsunterbrechungen entstehen.
In der Zeichnung ist ein Vertikalschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt.
Der Drehschieber 10 hat ein zylindrisches Gehäuse 12, an dessen Enden zwei Anschlußstutzen 14 mittels Schrauben 18 befestigt sind, die durchgehende öffnungen 20 eines Flansches 22 jedes Stutzens 14 und durchgehende Öffnungen 23 des Gehäuses 12 durchsetzen.
Gehäuse 12 und die beiden Anschlußstutzen 14 sind innen mit einem korrosionsbeständigen Auskleidungsmaterial überzogen, z. B. mit einem organischen Kunststoff, insbesondere einem Fluorkohlenstoffpolymer, z. B. Polytetrafluoräthylen oder fluoriertem Äthylenpropylen. Diese Materialien ermöglichen eine Förderung der meisten korrodierenden Medien und machen eine zusätzliche Schmierung überflüssig, da sie selbstschmierend sind. Die Dicke der Auskleidung ist den vorliegenden Gegebenheiten anzupassen. Für ein Kugelküken von 51 mm hat sich z. B. eine Auskleidung in der Dicke von 2,4 mm bewährt.
Jeder der beiden Anschlußstutzen 14 ist mit einem nach einwärts gerichteten ringförmigen axialen Flansch 15 versehen, dessen überzogene Fläche passend an der überzogenen Innenfläche 17 des Gehäuses 12 anliegt, so daß die Anschlußstutzen mit dem Gehäuse fluchten.
Zwischen den Wänden der Anschlußstutzen 15 und der benachbarten konischen Fläche 21 bzw. 21' des Gehäuses liegen Dichtungsringe 19 bzw. 19' aus chemisch inertem Material, deren Querschnitt im entspannten Zustand größer ist als jener der ringförmigen Aussparung, in der sie angeordnet sind. Die Dichtungsringe 19, 19' liegen daher unter Druck an den Wänden an und bewirken eine hermetische Abdichtung der Stutzen gegenüber dem Gehäuse, wenn die Schrauben 18 angezogen werden. Die Anschlußstutzen bilden zusammen mit dem Gehäuse eine Kammer 24, die mit einem Durchlaß 26 in jedem der Stutzen in Verbindung steht. Jeder Stutzen ist an seinem dem Gehäuse 12 entgegengesetzten Ende zum Anschluß an eine mit einer Auskleidung 36 versehene Rohrleitung 31 ausgebildet. Beispielsweise kann dies mittels eines Flansches 28 erfolgen, der mit einer Reihe von Löchern 30 versehen ist, die von Schrauben 38 durchsetzt werden, die den Flansch 28 mit einem Flansch 29 der Rohrleitung 31 zusammenspannen.
Die Auskleidung 32 der Innenflächen des Gehäuses 12 und der Stutzen 14 kann durch bekannte Verfahren hergestellt werden. Zum Beispiel können Schläuche aus dem verwendeten Kunststoff vor dem Zusammenbau des Drehschiebers in das Gehäuse und in die Anschlußstutzen eingeführt und dann der Einwirkung von Wärme und Druck ausgesetzt werden, so daß das Material an die Innenflächen der zu überziehenden Bauteile angeformt wird. Ein weiteres Verfahren besteht darin, den Bauteil in einer entsprechenden Form anzuordnen und diese mit feinkörnigem Kunststoffmaterial zu füllen, welches hierauf erwärmt und unter Druck gesetzt wird, so daß das Kunststoffmaterial schmilzt und eine feste, undurchlässige Masse bildet, die die gewünschte Gestalt aufweist. Um zu vermeiden, daß die Auskleidung sich von den Innenwandungen des Gehäuses bzw. der Anschlußstutzen löst, sind hinterschnittene Ringnuten 34 in diesen Innenwandungen vorgesehen, die vom Material der Auskleidung ausgefüllt sind. Wie die Zeichnung zeigt, ist die Auskleidung 32 nach außen gezogen, so daß sie einen Teil der Flansche 28 bedeckt und an der entsprechend über die Flansche 29 gezogenen Auskleidung 36 der Rohrleitung 31 anliegt. Das Auskleidungsmaterial der Anschlußstutzen wird um den ringförmigen Axialflansch 15 und einen Teil des Flansches 22 herumgeführt und durch Anlage an der Auskleidung des Gehäuses 12 in seiner Lage gehalten.
In jedem der Anschlußstutzen 14 ist um die Durchlaßöffnung 26 herum eine Ringnut 39 für einen Sitzkörper vorgesehen. Die Auskleidung 32 wird in diese Ringnut 39 hineingeformt und gegen Lösen von der Innenwand des Anschlußstutzens durch eine hinterschnittene axiale Ringnut 41 und eine hinterschnittene radiale Ringnut 43 in der Wand jedes der Anschlußstutzen 14 gehalten. In diese Ringnuten 41 bzw. 43 ist das Auskleidungsmaterial hineingeformt. In jeder ausgekleideten Ringnut 39 liegt lose ein im wesentlichen chemisch inerter ringförmiger Sitzkörper 40 bzw. 40'.
In der Schieberkammer 24 ist das kugelförmige Küken 42 zentrisch angeordnet, das an den Sitzkörpern 40, 40' dichtend anliegt. Ein Durchlaß 44 des Kükens 42 fluchtet in der Offenstellung des Drehschiebers mit dem Durchlaß 26 jedes Anschlußstutzens 14. Die Wand des Durchlasses 44 weist ebenfalls mehrere hinterschnittene Ringnuten 49 auf, die durch die Auskleidung 47 aus chemisch inertem Material ausgefüllt sind. Im oberen Teil des Kükens 42 ist eine Mitnahrneöffnung 45 ausgebildet, die mit einer nicht steigenden Schieberspindel zwecks Verdrehung des Kükens zusammenwirkt. Auch die Mitnahmeöffnung 45 ist durch das Auskleidungsmaterial ausgekleidet. Dadurch wird die Auskleidung formschlüssig mit dem Küken verbunden, so daß sie sich nicht von der Kükenwand lösen kann. Das Auskleidungsmaterial für das Küken ist vorzugsweise dasselbe wie jenes für das Gehäuse und die Anschlußstutzen, kann jedoch in Sonderfällen davon abweichen.
Das Gehäuse 10 ist außen mit einer Nabe 48 versehen, die eine Bohrung 50 hat, die eine Schieberspindel 52 und eine Dichtung aufnimmt. Die Spindel 52 ist gleichfalls mit Auskleidungsmaterial überzogen und wird durch einen mit dem Gehäuse 10 einstückig ausgebildeten Ringflansch 54 gehalten, dessen Öffnung 56 sie durchsetzt. Die Auskleidung des Gehäuses erstreckt sich auch über die Innenwände der Bohrung 50 und des Flansches 54. In der Bohrung 50 ist eine hinterschnittene Ringnut 51 ausgebildet, die ein Lösen der Auskleidung von der Wand verhindert.
Die Spindel 52 hat einen zylindrischen Teil 58, einen erweiterten Ringflansch 60 und einen abgeflachten Mitnehmerteil 62. Alle diese Teile sind mit dem Auskleidungsmaterial überzogen. Die Stellung der Schieberspindel 52 wird auf einer Anzeigescheibe 64 angezeigt, die durch eine schwache Feder 65 gehalten wird. Auf die Spindel ist ein Bedienungshandgriff 66 aufgesetzt. Es könnte jedoch auch eine nicht von Hand zu bedienende Betätigungseinrichtung, z. B. mechanischer, elektrischer, hydraulischer Art usw. für die Betätigung des Drehschiebers vorgesehen sein. Der Mitnehmerteil 62 der Spindel 52 ist drehfest in die ausgekleidete Mitnahmeöffnung 45 des Kükens 42 eingesetzt.
Die Spindel 52 ist so in die Bohrung 50 eingesetzt, daß eine obere Absetzung 72, die vom überzogenen Flansch 60 gebildet wird, an der unteren Stirnfläche 74 des Flansches 54 des Gehäuses 12 anliegt. Dadurch wird die Spindel in der Bohrung 50 formschlüssig gehalten und eine überlastung der Spindeldichtung verhindert. Diese Dichtung weist zwei Dichtungshalteringe 75, 76 auf, zwischen die mehrere Dichtungsringe mit V-Querschnitt eingelegt sind, die die Schieberspindel52 umgeben und sie gegenüber dem Gehäuse 12 abdichten. Die obere Stirnfläche 80 des unteren Halteringes 76 und die untere Stirnfläche 82 des oberen Halteringes 75 sind hierbei so ausgebildet, daß sie sich in ihrer Form an die V-Form des Querschnittes der Dichtungsringe anpassen. Die Halteringe 75, 76 sowie die Dichtungsringe 78 bestehen zweckmäßig aus chemisch inertem Material, z. B. Polytetrafluoräthylen.
Die Spindel 52 ist von einem Druckring 84 umgeben, der auf die obere Fläche des oberen Halteringes 75 drückt. Dadurch werden die Dichtungsringe flacher, so daß die Abdichtung verbessert wird. über dem Druckring 84 liegt eine Kappe 86, die unten einen Konus 88 aufweist, der auf einen Konus des Druckringes 84 paßt, wodurch letzterer genau zentriert wird. Die Kappe ist durch Verdrehung nicht dargestellter Einstellschrauben verstellbar, wodurch der Druckring 84 abwärts gedrückt und somit die Dichtung nachgestellt werden kann.
Die Spindel 52 hat einen Mitnehmer 62, der im Querschnitt rechteckig ausgebildet ist. Der Mitnehmer steht mit der Mitnahmeöffnung 45 des Kükens 42 derart in Verbindung, daß das Küken in seiner Schließstellung relativ zur Spindel 52 beweglich ist. Die Mitnahmeöffnung 45 des Kükens ist ebenfalls ausgekleidet und mit vertikalen parallelen Seitenflächen 90 ausgebildet, die die parallelen Flächen 92 des Mitnehmers 62 gleitend führen. Die flächige Anlage des Mitnehmers an den Seitenflächen der Mitnahmeöffnung gewährleistet eine gute Verteilung des bei der Öffnungs- bzw. Schließbewegung des Kükens auftretenden Druckes, so daß eine Verformung und damit eine übermäßige Abnutzung des Auskleidungsmaterials verhindert wird. Die senkrecht zur Achse der Durchtrittsöffnung des Kükens gemessene Breite der Mitnahmeöffnung 45 ist etwas größer als jene des Mitnehmers 62 der Spindel 52, so daß in der Schließstellung des Kükens das Küken durch den Leitungsdruck etwas zur Abflußseite hin bewegt werden kann. Hierbei legt es sich fest abdichtend an den abflußseitigen Sitzkörper 40 an. Da die Auskleidung der den Sitzkörper aufnehmenden Ringnut nicht zwischen Küken und Sitzkörper liegt, sondern zwischen Sitzkörper und den Wänden der ihn aufnehmenden Ringnut, macht -die Auskleidung diese Bewegung nicht mit und wird daher geschont.
Zweckmäßig ist die Mitnahmeöffnung 45 an ihrem oberen Ende durch Abschrägungen etwas verbreitert ausgebildet, so daß sich das Küken 42 in der Schließstellung gegenüber der Spindel 52 ein wenig um eine Achse drehen kann, die zum Kükendurchlaß senkrecht steht. Dadurch können kleine Fluchtfehler zwischen dem Sitz und dem Küken aufgenommen werden.
Die Wirkungsweise ist wie folgt: Es sei angenommen, daß die Leitung, in welcher der Drehschieber 10 angeordnet ist, nicht unter Druck steht und der Drehschieber sich in seiner Offenstellung befindet, in weicher der Durchlaß 44 des Kükens 42 mit den Durchlässen 26 fluchtet. Hierbei ist das Küken 42 in der Schieberkammer 24 durch leichte Anlage an beiden Sitzringen 40 zentriert. Beginnt das Fördergut aus der einen oder anderen Richtung zuzuströmen, so tritt es in die Schieberkammer 24 ein und durchsetzt den Durchlaß 44, wobei das Küken in seiner vorstehend beschriebenen zentrierten Stellung verbleibt.
Bei der `Überführung des Kükens 42 aus der Schließ- in die Offenstellung wird mittels des Bedienungsgriffes 66 die Spindel 52 verdreht, die über ihren Mitnehmer 62 das Küken in die Offenstellung dreht. Beginnt der Durchstrom des Mediums durch den Durchlaß 44 des Kükens 42, so wirken auf das Küken bis auf das am Drehschieber liegende Druckgefälle keine Leitungskräfte ein, die das Küken abflußseitig zu verlagern trachten. Der bisher zusammengedrückte, abflußseitige Sitzkörper 40 dehnt sich daher aus seiner zusammengedrückten Lage aus, wobei er das Küken 42 stromaufwärts in eine im wesentlichen zentrische Stellung in der Schieberkammer bewegt. Das Küken erreicht hierbei wieder den zustromseitig angeordneten Sitzkörper 40, an welchen es dichtend anliegt. Bei der Überführung des Kükens aus der Offenstellung in die Schließstellung finden die beschriebenen Vorgänge in umgekehrter Reihenfolge statt. Das Küken wird hierbei stromabwärts verlagert und drückt den abstromseitig angeordneten Sitzkörper 40 zusammen, wodurch die Dichtung verbessert wird. Diese Zusammendrückung bleibt jedoch auf die in der diesen Sitzring aufnehmenden Ringnut liegende Auskleidung ohne schädliche Einwirkung.
Da das Küken gegenüber der Spindel begrenzt relativ verschieblich ist, werden auf die Spindel keine Seitenschübe ausgeübt, die eine übermäßige Abnutzung der Dichtungen der Spindel verursachen würden.
Während der Drehbewegung des Kükens 42 berührt dieses nur die Sitzkörper 40, doch findet keine Berührung zwischen dem Küken und dem Material der Auskleidung der Anschlußstutzen statt. Dadurch wird diese Auskleidung geschont.
Sind die Sitzkörper 40 abgenutzt, so braucht lediglich die Schraubverbindung 18 gelöst zu werden, worauf die Anschlußstutzen vom Gehäuse trennbar sind. Die Sitzkörper 40 können nun einfach aus ihren Ringnuten herausgenommen werden, ohne daß hierbei die Auskleidung 32 der Ringnuten beeinträchtigt wird.

Claims

Patentanspruch: Drehschieber mit einem ringförmigen Gehäuse, an dem Anschlußstutzen abnehmbar befestigt sind, die zusammen mit dem Gehäuse eine Kammer zur Aufnahme des drehbaren Kükens und zweier die Durchlaßkanäle der Anschlußstutzen umgebender ringförmiger Sitzkörper bilden, wobei die Sitzkörper in Ringnuten der Anschlußstutzen liegen und wobei die Innenflächen des Gehäuses und der Anschlußstutzen sowie das Küken mit einem im wesentlichen inerten Auskleidungsmaterial überzogen sind, das mit diesen Bauteilen formschlüssig verbunden ist, d a -durch gekennzeichnet, daß die Ringnuten ebenfalls mit inertem Material ausgekleidet sind, wobei dieses Auskleidungsmateral zwischen der Anschlußstutzenwand und -den aus inertem Material bestehenden Sitzkörpern liegt, so daß die Sitzkörper austauschbar sind.