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Die Erfindung betrifft einen Absperrschieber mit im normalen Betrieb unverschiebbarer Spindel, durch deren Verdrehung eine Schieberplatte in einer Steuerkammer, die einen Strömungskanal in einem Schiebergehäuse kreuzt, zwischen einer Schliessstellung und einer Offenstellung bewegbar ist und die sich von einer Antriebsverbindung mit der Schieberplatte durch einen Querkanal hindurch nach aussen erstreckt, wobei in der Steuerkammer im Verschneidungsbereich mit dem Querkanal eine diesen umgebende ringförmige Sitzfläche vorgesehen ist und die Spindel eine Ringschulter an einer Stelle aufweist, die im normalen Betrieb in axialem Abstand von der ringförmigen Sitzfläche liegt, mit Sitzringen in den Verschneidungsbereichen des Strömungskanals mit der Steuerkammer zum Zusammenwirken mit der Schieberplatte, die einen Abschlussteil und ein Leitrohr aufweist,
wobei in der Schliessstellung der Abschlussteil dichtend an den Sitzringen anliegt und den Strömungskanal abschliesst und in der Offenstellung das Leitrohr axial mit dem Strömungskanal fluchtet, und mit Lagern und Dichtungen im Schiebergehäuse, welche im normalen Betrieb die Spindel drehbar, aber axial unverschiebbar lagern und abdichten und welche wenigstens einen Bauteil aufweisen, der aus seiner Anlagestellung an der Spindel wenigstens zum Teil entfernbar ist, um eine axial begrenzte Hubbewegung der Spindel entsprechend dem axialen Abstand zwischen der ringförmigen Sitzfläche im Schiebergehäuse und der Ringschulter an der Spindel zu ermöglichen.
Bei einem bekannten Absperrschieber der Firma Gray Tool Company, Houston, Texas, USA, mit der Bezeichnung Graygate wird ein Druck im Hohlraum des Schiebergehäuses aufgebaut, wenn der Absperrschieber unter Druck in der Offenstellung betrieben und anschliessend geschlossen wird. Ist der Schieber geschlossen, lastet dieser innere Druck auf den Schieberplattensegmenten, wobei die Segmente gegen die Sitzflächen im Gehäuse gedrückt werden. Der gleiche Druck belastet ausserdem die Querschnittsfläche der Spindel.
Deshalb muss die Querschnittsfläche, die durch die Spindeldichtung hindurchläuft, so bemessen sein, dass der innere Druck eine hinreichende Axialkraft hervorruft, um die einer Spindelverschiebung entgegenwirkenden Reibungskräfte zu überwinden, die von dem Anpressdruck zwischen der Schieberplatte und den Sitzflächen verursacht werden ; hiedurch kann sich die Spindel nach oben bewegen und mit einer Ringschulter an einer Sitzfläche im Gehäuse anliegen.
Aus der US-PS Nr. 3, 789, 875, der US-PS Nr. 4, 149, 558 und der US-PS Nr. 4, 245, 661 bzw. der FR-PS Nr. 2. 439. 924 sind weitere Absperrschieber bekannt, die dem der eingangs angegebenen Art ähnliche grundsätzliche Bauformen aufweisen. Dabei ist im Zusammenhang mit der Lagerung der im normalen Betrieb unverschiebbaren Spindel des Schiebers am Gehäuse ein Bauteil, im allgemeinen ein Ring aus schmelzbarem Material, vorgesehen, der aus seiner Anlagestellung an der Spindel, beispielsweise durch Schmelzen, wenigstens zum Teil entfernbar ist, um in bestimmten Fällen eine axial begrenzte Hubbewegung der Spindel zu gestatten.
Wie bereits erwähnt, muss bei den bekannten Konstruktionen die Spindel die zwischen den Sitzringen befindliche Schieberplatte mitbewegen, wozu die Überwindung mehr oder weniger grosser Reibungskräfte erforderlich ist. Eine entsprechende Antriebskraft zum axialen Verschieben der Spindel kann durch einen entsprechend grossen Querschnitt derselben erzielt werden, auf welchen der hydrostatische Druck im Schiebergehäuse einwirkt.
Die Erfindung zielt darauf ab, in dieser Hinsicht eine Verbesserung zu schaffen, und die Spindel nur so stark ausbilden zu müssen, wie dies zum Übertragen der Antriebskräfte auf die Schieberplatte erforderlich ist. Gelöst wird diese Aufgabe, indem für die kleine axiale Verschiebebewegung der Spindel eine Entkupplung von der Schieberplatte ermöglicht wird.
Die konstruktiven Massnahmen hiefür bestehen gemäss der Erfindung im wesentlichen darin, dass bei der Antriebsverbindung zwischen Spindel und Schieberplatte ein begrenztes axiales Spiel vorgesehen ist, welches wenigstens so gross ist wie die axial begrenzte Hubbewegung der Spindel gegenüber der in Schliessstellung befindlichen Schieberplatte beim Entfernen des Bauteiles aus seiner Anlagestellung, wobei die Ringschulter an der Spindel ohne Lageveränderung der Schieberplatte in Anlage an die ringförmige Sitzfläche bringbar ist.
Dadurch genügt eine kleinere axiale Kraft zum Bewegen der Spindel, so dass diese mit kleinerem Querschnitt ausgebildet werden kann, bzw. es besteht ein höherer Sicherheitsgrad dafür, dass in einem Notfall die Spindel die entsprechende Bewegung ohne Behinderung durch Reibungseinflüsse ausführen kann.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen vertikalen Längsschnitt durch einen erfindungsgemässen Absperrschieber, wobei die Schieberplatte in der linken Hälfte in Offenstellung und in der rechten Hälfte in Schliessstellung dargestellt ist ; Fig. 2 in grösserem Massstab den unteren Bereich aus Fig. l, und Fig. 3 im gleichen Massstab eine Einzelheit aus Fig. 2, jedoch bei angehobener Stellung der Spindel.
Die nachfolgende Beschreibung eines Ausführungsbeispieles eines Absperrschiebers bezieht sich auf eine Bauart mit einem Bauteil, der aus seiner Anlagestellung an der Spindel wenigstens zum Teil entfernbar ist, um eine axial begrenzte Hubbewegung der Spindel entsprechend dem axialen Abstand zwischen einer ringförmigen Sitzfläche im Gehäuse und einer Ringschulter an der Spindel zuzulassen. Der solcherart gebildete dichtende rückwärtige Anschlag kann zum Einsatz kommen, wenn die Spindel und der die Lager aufnehmende Deckelabschluss nach oben bewegt sind, so dass z. B. die Spindeldichtung ersetzt werden kann.
Eine andere Einrichtung zur Betätigung des dichtenden rückwärtigen Anschlags wird wirksam, wenn der Absperrschieber einer Hitzeeinwirkung solcher Intensität ausgesetzt ist, dass die Funktionsfähigkeit der Spindeldichtung oder anderer kritischer Teile in Frage gestellt ist. Die weitere Einrichtung arbeitet mit dem Ausschmelzen von schmelzbarem Material, welches es der Spindel und ihren Lagern erlaubt, sich relativ zum Schieberdeckel nach oben zu bewegen. Wie ohne weiteres ersichtlich ist, kann die Blockiereinrichtung auch anders ausgebildet sein, etwa in Form eines körperlich entfernbaren Abstandshalteteils. Demgemäss soll die nachfolgende Beschreibung, die sich auf den schmelzbaren Teil bezieht, nur als Beispiel für ein breiteres Spektrum von Lösungsmöglichkeiten verstanden werden.
In Fig. 1 ist ein Absperrschieber --10-- mit einem Gehäuse --12-- dargestellt, das einen
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--14-- aufweist.nung --16-- auf, die einen Strömungskanal bildet. An den Enden der Durchtrittsöffnung --16-weist der Gehäusekörper --14-- Flansche auf, mit denen der Absperrschieber zur Bildung einer Absperreinrichtung für die Strömung in der Leitung verbunden werden kann.
Zwischen den Enden der Durchtrittsöffnung --16-- ist eine Steuerkammer --20-- vorgesehen, welche einen Querkanal aufweist, der die Durchtrittsöffnung --16-- kreuzt und an einem rohrförmigen Vorsprung --22-- des Gehäusekörpers --14-- nach aussen hin geöffnet ist. Der Vorsprung --22-- weist eine ebene stirnseitige Aussenoberfläche --24-- auf.
Das Gehäuse --12-- weist weiterhin einen Schieberdeckel --26-- auf, der auf der Aussen- oberfläche --24-- plan aufliegt und mit dem Gehäusekörper --14-- z.B. mit Schrauben --28-verbunden ist. Ein Dichtring --30-- ist zwischen dem Gehäusekörper --14-- und dem Schieberdeckel --26-- zur Abdichtung der Berührungsfläche eingelegt.
Der Schieberdeckel --26-- ist ein ring- oder rohrförmiges Element, das eine koaxial verlaufende Öffnung --32-- besitzt.
In der Steuerkammer --20-- sind Sitzflächen --34-- im Kreuzungsbereich mit der Durchtrittsöffnung --16-- und eine quer zur Durchtrittsöffnung --16-- gleitbewegliche Schieberzunge --36-- vorgesehen. Die Schieberzunge --36-- besteht aus zwei auseinanderspreizbaren Einzelplatten --38--, und der Absperrschieber enthält eine Spreizvorrichtung --40--, die die Einzelplatten --38-- gegen die Sitzflächen --34-- drückt, wenn der Absperrschieber geschlossen ist, und die die Druckkraft beim Öffenen des Absperrschiebers zurücknimmt.
In den Fig. 1 und 2 ist die Schieberzunge --36-- angehoben in Offenstellung auf der linken und abgesenkt in Schliessstellung auf der rechten Seite dargestellt. Wenn der Absperrschieber --10-- offen ist, fluchten die Öffnungen --42-- durch die jeweiligen Einzelplatten --38-mit der Durchtrittsöffnung --16--. Wenn der Absperrschieber --10-- geschlossen ist, wird der Sperrbereich der jeweiligen Einzelplatten --38-- gegen die jeweiligen Sitzflächen --34-- ge- drückt.
Eine Gewindespindel --44-- ist durch eine Spindelmutter --52-- mit der Schieberzunge --36-verbunden und reicht aus dem Gehäuse --12-- durch die Öffnung --32-- im Schieberdeckel --26-- heraus. Ausserhalb des Gehäuses --12-- ist ein Betätigungsorgan --46-- mit der Gewindespindel --44-- verbunden. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Betätigungsorgan ein Handrad, mittels dessen durch Drehung von Hand in einer Richtung die Schieberzunge --36-- angehoben
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und der Absperrschieber --10-- geöffnet und durch Drehung in der andern Richtung die Schieberzunge --36-- abgesenkt und der Absperrschieber --10-- geschlossen werden kann. Andere Antriebe können ebenso verwendet werden.
Die hier dargestellte Verbindung zwischen der Schieberzunge --36-- und der Gewindespindel --44-- ist in der US-PS Nr. 4, 138, 091 näher erläutert, worauf wegen weiterer Einzelheiten ausdrücklich Bezug genommen wird. Eine oben offene, im wesentlichen zylindrische Büchse --48-- ist an der Schieberzunge --36-- angebracht. Die Büchse --48-- weist eine mit senkrecht zur Büchsenachse verlaufender Ringebene ringförmige Aussparung --50-- in der Nachbarschaft ihres
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Bildung der Büchse --48-- mit ihren Öffnungen einander gegenüberstehen.
Eine mit Innengewinde versehene im wesentlichen rohrförmige Spindelmutter --52-- weist einen koaxialen, ringförmigen Vorsprung --54-- auf, der auf ihrer Aussenseite, zwischen ihren axialen Enden liegend, angebracht ist. Ein Ringflansch --56-- mit koaxialer Ringachse ist am oberen Ende der Spindelmutter --52-- angebracht. Die Spindemutter --52-- liegt in der Büchse --48--, wobei der Vorsprung --54-- in die Aussparung --50-- hineinragt und der Ringflansch --56-- oberhalb der oberen Enden --58-- der Einzelplatten --38-- angeordnet ist.
Der Ringflansch --56-- ist radial von einer Torsions- bzw. Federplatte --60-- umgeben, die bei --62-- an jeder der Einzelplatten --38-- der Schieberzunge --36-- am äusseren Ende der Büchse --48-- befestigt ist. Die radial innenliegende Oberfläche der Federplatte --60-- und die radial aussenliegende Oberfläche des Ringflansches --56-- sind gegeneinander durch eine Kerbverzahnung --64-- festgelegt, deren Eingriff eine relative Drehbewegung zwischen dem Ringflansch --56-- und der Federplatte-60-- unterbindet, eine geringe relative Axialbewegung jedoch erlaubt.
Weiter nicht näher dargestellte Riegeleinrichtungen können vorgesehen sein, um den Ringflansch --56-- und die Federplatte --60-- in ihrer Lage zu sichern, und/oder diese Elemente können in integrierter Bauweise bzw. einstückig ausgeführt werden, wobei die Kerbverzahnung --64-- wegfällt.
Weitere Einzelheiten der Gewindespindel --44-- und des Schieberdeckels --26-- werden nachfolgend erläutert, um den Aufbau und die Wirkungsweise der Erfindung besser verständlich zu machen.
Der Schieberdeckel --26-- weist einen sich im wesentlichen in radialer Richtung erstreckenden Anschlussflansch --66-- und einen rohrförmigen Abschnitt --67-- auf, der sich koaxial nach oben von dort aus erstreckt. Die Öffnung --32-- verläuft durch beide Abschnitte. An der Stelle, an der die Öffnung --32-- in die Steuerltammer --20-- mündet, befindet sich ein kegelstumpfförmiger Ringsitz --68--, der koaxial im Übergangsbereich der Öffnung --32-- zu einer Unterseite --70-- des Flansches --66-- angeordnet ist.
In axialer Richtung ein kleines Stück oberhalb des Ringsitzes --68--, erfährt die im wesentlichen zylindrische Öffnung --32-- eine erste plötzliche Querschnittserweiterung, wodurch eine erste aufwärtsweisende Schulter --72-- gebildet wird. In axialer Richtung, weiter oben, erfährt die Öffnung --32-- eine zweite plötzliche Querschnittserweiterung, wodurch eine zweite aufwärtsweisende Schulter --74-- innerhalb des rohrförmigen Abschnittes --67-- gebildet wird.
Ein axiales Zwischenstück der Öffnung --32-- in den rohrförmigen Abschnitt --67-- des Schieberdeckels --36-- ist bei --76-- mit einem Innengewinde versehen. Oberhalb des Innenge- windes --76-- weist die Öffnung --32-- eine in radialer Richtung schmale, in axialer Richtung breite Umfangsnut --78-- auf, die an ihrer Oberseite von einer in radialer Richtung nach innen weisenden Ringrippe --80-- begrenzt wird. Oberhalb der Ringrippe --80-- ist eine Wetterdichtung --82-- in der Öffnung --32-- vorgesehen.
Die Gewindespindel --44-- weist einen mit einem Aussengewinde versehenen, unteren Ab- schnitt --84-- auf, der in der Büchse --48-- liegt und - wie oben näher erläutert-ist schraubbar mit der Schieberzunge --36-- verbunden. In axialer Richtung, unmittelbar oberhalb der Stelle, an der die Gewindespindel --44-- durch die Spindelmutter --52-- hindurchtritt, befindet sich ein sich in Umfangsrichtung erstreckender Bund-86-, der koaxial angeordnet ist.
Eine in Axialrichtung gesehene stirnseitige Fläche bzw. eine Schulter --88-- des Bundes --86--
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ist passend zu dem Sitz --68-- kegelstumpfförmig ausgeführt.
Im normalen Einsatz, wie er in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, verbleibt die Schulter --88-- im Abstand getrennt von dem Ringsitz --68--, und es bleibt zwischen den beiden Oberflächen in der in den Zeichnungen veranschaulichten Weise ein erheblicher Zwischenraum.
Oberhalb des Bundes --86-- weist die Gewindespindel --44-- einen in Axialrichtung verlaufenden, langen, zylindrischen, nicht mit einem Gewinde versehenen Abschnitt --90-- auf.
In Axialrichtung über ihrer Mündung aus der Öffnung --32-- im Schieberdeckel --26-- erfährt die Gewindespindel --44-- eine allmähliche Reduzierung ihres Querschnitts, wodurch ein kegel- stumpfförmiger Bereich --92-- gebildet wird. Oberhalb dieses Bereiches --92-- weist die Gewindespindel --44-- einen mit Aussengewinde versehenen Schaft --94-- auf, der bis zu ihrem oberen Ende reicht. Der Bereich --92-- lagert die in entsprechender Weise kegelstumpfförmig ausgeführte Nabe --96-- an dem Handrad --46--. Ein Sicherungsring --100-- und eine Mutter --102-sind auf dem Schaft --94-- angeordnet, um das Handrad --46-- auf der Spindel --44-- abnehmbar zu befestigen.
Innerhalb des rohrförmigen Abschnitts --67-- des Schieberdeckels --26-- weist der zylindrische Abschnitt --90-- der Gewindespindel --44-- einen koaxialen, in radialer Richtung schmalen, in axialer Richtung breiten Absatz --104-- auf mit einander gegenüberliegenden Schul- tern --106 und 108--.
Ein Dichtungseinsatz --110-- aus einem Stapel Ledermanschettenelementen ist in dem Ring um die Gewindespindel --44-- herum enthalten und liegt auf der ersten Schulter --72-- auf.
Wie in den Zeichnungen veranschaulicht, wird der Dichtungseinsatz --110-- nach der Montage durch das Einspritzen von Plastikmaterial durch eine insbesondere düsenartige Einspritzöffnung --112-- in Wirkung gesetzt.
Eine Stopfbüchse --114-- ist in dem Ring um die Gewindespindel --44-- derart angeordnet, dass sie auf der zweiten Schulter --74-- aufliegt und so weit herunterreicht, dass sie den Dich- tungseinsatz --110-- abstützt.
Eine Deckelkappe --116-- ist im wesentlichen in Form eines mit Aussengewinde versehenen rohrförmigen Bauteils vorgesehen und weist einen mit Aussengewinde versehenen axialen Zwi- schenabschnitt --118-- und eine durchgehende Öffnung --120-- auf, die eine in einem axialen mittleren Bereich stufenförmige Querschnittsverengung unter Bildung einer nach unten weisenden Schulter --122-- aufweist. Der Teil mit dem grösseren Querschnitt, der zu der Schulter --122-führt, bildet einen Raum für die Aufnahme einer Lageranordnung --124-- für die Gewindespindel --44--.
Wie in den Zeichnungen verdeutlicht, ist eine Lagerbüchse --126--, eine entsprechend einer Beilagscheibe ausgebildete Ringscheibe --127-- aus schmelzbarem Material, ein Kugellager --128--, ein Wellenring --130--, ein Kugellager --138-- und ein Sprengring --139-vorgesehen.
Nachdem der Dichtungseinsatz --110-- und die Stopfbüchse --114-- montiert sind, werden die Lageranordnung --124-- und die Deckeldichtung --30-- montiert, und die Deckelkappe --116-wird aufgeschraubt, bis die Stopfbüchse --114-- im gewünschten Umfang zusammengepresst ist.
Unterhalb des Gewindestückes --118-- weist die Deckelkappe --116-- eine flache, umfangsseitige Aussparung --140-- auf. Eine Sicherungsschraube --142-- ist durch ein Gewindeloch --143-in den rohrförmigen Teil --67-- des Schieberdeckels --26-- eingeschraubt, bis sie in die koaxial liegende Aussparung --140-- hineinreicht. Durch diese Montage verhindert die Sicherungsschraube --142-- ein Herausdrehen der Deckelkappe-116- ; in der praktischen Ausführung sind mehrere Sicherungsschrauben --142-- am Umfang des Schieberdeckels --26-- vorgesehen.
Oberhalb des Gewindestückes --118-- besitzt die Deckelkappe --116-- eine äussere, konzentrische, schmale Umfangsnut --144--, die wenigstens eine untere nach oben weisende Schulter --146-- besitzt.
Ein Haltedraht --148-- für die Deckelkappe --116-- ist in der Aussparung eingeschraubt, die von den sich gegenüberliegenden Umfangsnuten --144 und 78-- gebildet wird. Die Aussparung ist in Axialrichtung länger als die Stärke des Drahtes --148--.
Wenn im Alltagsbetrieb unter normalen Bedingungen der Absperrschieber --10-- geöffnet
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wird, verhindert die Lageranordnung-124-im Schieberdeckel-26--eine Aufwärtsbewegung der Gewindespindel --44--. Wird die Schieberzunge --36-- voll angehoben, so dass die Öffnungen --42-- mit der Durchtrittsöffnung --16-- des Gehäuses --14-- fluchten, so ist eine Anschlag- fläche --180-- am Boden der Büchse --48-- bis zur Berührung mit dem unteren Ende --182-- der Gewindespindel --44-- aufwärts bewegt worden, wodurch sie unter normalen Bedingungen eine Sperre gegen ein weiteres Anheben der Schieberzunge --36-- bildet.
Ist jedoch im Gebrauch der Absperrschieber --10-- offen und wird dem Druck der Flüssigkeit ausgesetzt, die in dem Leitungssystem, in dem der Absperrschieber --10-- eingebaut ist, enthalten ist oder transportiert wird, kann ein Leck in dem Dichtungseinsatz-110-ent- stehen. Unter solchen Bedingungen kann es nötig sein, den Dichtungseinsatz --110-- auszutauschen, während der Absperrschieber --10-- in der Leitung in Offenstellung montiert bleibt.
Die Erfindung macht eine solche Reparatur durch die folgenden Arbeitsschritte möglich.
Die Sicherungsschrauben --142-- werden herausgeschraubt, bis sie aus der Aussparung --140-- herausgezogen werden können. Dann wird die Deckelkappe --116-- ein paar Umdrehungen herausgedreht, was durch den Haltedraht --148-- begrenzt wird, der zwischen der unteren Stirnseite der Umfangsnut --78-- und der oberen Stirnseite --146-- der Umfangsnut --144-- eingeklemmt ist.
Die normalerweise nicht nach oben bewegte Gewindespindel --44-- kann dann angehoben und festgezogen werden, wodurch eine Metall/Metall-Dichtung zwischen der Schulter --88-- und dem Sitz --68-- gebildet wird. Während eine wirksame Dichtung erhalten bleibt, schnappt der Haltedraht --48-- heraus, wird die Deckelkappe --116-- abgeschraubt, werden das Lager --124-- und die Stopfbüchse --114-- entfernt und wird der Dichtungseinsatz --110-- ausgetauscht, werden die Stopfbüchse --114-- und das Lager --124-- wieder montiert, wird die Deckelkap- pe --116-- fast ganz aufgeschraubt und wird der Dichtungseinsatz --110-- durch die Einspritz- öffnung --112-- in Wirkung gesetzt.
Der Dichtungseinsatz --110-- wird auf Dichtigkeit geprüft, während der Haltedraht --148-- wieder montiert, die Deckelkappe --116-- angezogen und die Gewindespindel --44-- gedreht wird, was die Metalldichtung löst, die bei --88 und 68-- gebildet wurde.
Das wärmeempfindliche Material der Ringscheibe --127-- ist ein schmelzbares, insbesondere metallisches Material, wie es z. B. aus den US-PS Nr. 3, 788, 600, Nr. 3, 771, 540, Nr. 3, 842, 854 und Nr. 3, 896, 835 bekannt ist ; die Ringscheibe --127-- ist axial zwischen der oberen Lageranordnung --124-- und der Stopfbüchse --114-- angeordnet. Kommt es zu einem Feuer od. dgl., so dass wahrscheinlich der Dichtungseinsatz --110-- zerstört würde, schmilzt die Ringscheibe --127--, und der geschmolzene Überrest fliesst aus den Kanälen --P--, die mit dem Aufnahmeraum für die Ringscheibe --127-- durch die Deckelkappe-116-hindurch in Verbindung stehen.
Danach bewegen sich der Rest der Lageranordnung --124-- und die Gewindespindel --44-- nach oben, bis der Anschlag bei--88 und 68-zur Verhinderung einer Leckströmung gebildet wird. Wenn der Schaden nicht zu gross ist, kann der Absperrschieber --10-- später durch den Ersatz des Dichtungseinsatzes --110-- und der Ringscheibe --127-- repariert werden.
Wie in den Fig. 2 und 3 im einzelnen veranschaulicht ist, ist die ringförmige Aussparung --50-- in den Einzelplatten --38-- in Axialrichtung, z. B. in Vertikalrichtung länger als die axiale Dicke des ringförmigen Vorsprungs --54-- auf der Spindelmutter --52--, u. zw. um einen Betrag, der in Fig. 2 unterhalb des Vorsprungs --54-- mit A bezeichnet ist. Dieser
Zusatzabstand A ist in Axialrichtung wenigstens so gross wie und vorzugsweise geringfügig grösser als der vertikale Abstand C, der normalerweise, wie in Fig. 2 veranschaulicht, die An- schlagdichtungsflächen --88 und 68-- trennt.
Wenn sich demgemäss die Gewindespindel --44-- aus ihrer in Fig. 2 dargestellten Stellung in ihre in Fig. 3 dargestellte Stellung nach oben bewegt, um den rückwärtigen Anschlag bei-88 und 68-- zu bilden, braucht sich die Schieberzunge --36-- überhaupt nicht nach oben zu bewegen. Da ein begrenzter axialer Abstand für den ringförmigen Vorsprung --54-- in der Aussparung --50-- vorgesehen ist, müssen die Einzelplatten --38-- nicht nach oben gezogen werden, um den rückwärtigen Anschlag bei --88 und 68-- zu ermöglichen. Dadurch besteht keine Notwendigkeit, die Schieberzungendichtsitze relativ zu den Ringsitzen --34-- nach oben zu ziehen.
Demgemäss wird ein fehlerfreier Anschlag auf
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jeden Fall auch dann gebildet, wenn die Gewindespindel --44-- an der Stelle, an der sie durch den Dichtungseinsatz --110-- hindurch verläuft, einen relativ kleinen Durchmesser be- sitzt.
Wie die vorstehende Beschreibung zeigt, ist die Erfindung nicht auf die dargestellte Aus- führungsform beschränkt, sondern sind vielfache Abwandlungen und Abänderungen möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Absperrschieber mit im normalen Betrieb unverschiebbarer Spindel, durch deren Ver- drehung eine Schieberpatte in einer Steuerkammer, die einen Strömungskanal in einem Schieberge- häuse kreuzt, zwischen einer Schliessstellung und einer Offenstellung bewegbar ist und die sich von einer Antriebsverbindung mit der Schieberplatte durch einen Querkanal hindurch nach aussen erstreckt, wobei in der Steuerkammer im Verschneidungsbereich mit dem Querkanal eine diesen umgebende ringförmige Sitzfläche vorgesehen ist und die Spindel eine Ringschulter an einer Stelle aufweist, die im normalen Betrieb in axialem Abstand von der ringförmigen Sitzfläche liegt, mit Sitzringen in den Verschneidungsbereichen des Strömungskanals mit der Steuerkammer zum Zusammenwirken mit der Schieberplatte, die einen Abschlussteil und ein Leitrohr aufweist,
wobei in der Schliessstellung der Abschlussteil dichtend an den Sitzringen anliegt und den Strömungskanal abschliesst und in der Offenstellung das Leitrohr axial mit dem Strömungskanal fluchtet, und mit Lagern und Dichtungen im Schiebergehäuse, welche im normalen Betrieb die Spindel drehbar, aber axial unverschiebbar lagern und abdichten und welche wenigstens einen Bauteil aufweisen, der aus seiner Anlagestellung an der Spindel wenigstens zum Teil entfernbar ist, um eine axial begrenzte Hubbewegung der Spindel entsprechend dem axialen Abstand zwischen der ringförmigen Sitzfläche im Schiebergehäuse und der Ringschulter an der Spindel zu ermöglichen, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Antriebsverbindung zwischen Spindel (44) und Schieberplatte (36) ein begrenztes axiales Spiel vorgesehen ist, welches wenigstens so gross ist,
wie die axial begrenzte Hubbewegung der Spindel (44) gegenüber der in Schliessstellung befindlichen Schieberplatte (36) beim Entfernen des Bauteiles (127) aus seiner Anlagestellung, wobei die Ringschulter (88) an der Spindel (44) ohne Lageveränderung der Schieberplatte in Anlage an die ringförmige Sitzfläche (68) bringbar ist.
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The invention relates to a gate valve with a spindle immovable in normal operation, by the rotation of which a slide plate in a control chamber, which crosses a flow channel in a slide housing, can be moved between a closed position and an open position and which can be moved from a drive connection to the slide plate through a transverse channel extends outwards, in the control chamber in the intersection area with the transverse channel, an annular seating surface surrounding the latter is provided and the spindle has an annular shoulder at a location which, during normal operation, lies at an axial distance from the annular seating surface, with seat rings in the intersection areas of the flow channel with the control chamber for cooperation with the slide plate, which has a closing part and a guide tube,
whereby in the closed position the sealing part bears sealingly against the seat rings and closes off the flow channel and in the open position the guide tube is axially aligned with the flow channel, and with bearings and seals in the slide housing which, during normal operation, support and seal the spindle rotatably but axially immovably and which have at least one component which is at least partially removable from its contact position on the spindle in order to enable an axially limited stroke movement of the spindle in accordance with the axial distance between the annular seat in the slide housing and the annular shoulder on the spindle.
In a known gate valve from the Gray Tool Company, Houston, Texas, USA, with the designation Graygate, a pressure is built up in the cavity of the valve housing when the gate valve is operated under pressure in the open position and then closed. If the slide is closed, this internal pressure is exerted on the slide plate segments, the segments being pressed against the seat surfaces in the housing. The same pressure also affects the cross-sectional area of the spindle.
Therefore, the cross-sectional area that passes through the spindle seal must be dimensioned so that the internal pressure creates a sufficient axial force to overcome the frictional forces that counteract spindle displacement, which are caused by the contact pressure between the slide plate and the seat surfaces; this allows the spindle to move upwards and lie against a seat in the housing with an annular shoulder.
From U.S. Patent Nos. 3, 789, 875, U.S. Patent No. 4, 149, 558 and U.S. Patent No. 4, 245, 661 and FR Patent No. 2,439,924, respectively further gate valves are known, which have the basic designs similar to the type specified above. In connection with the mounting of the spindle of the slide, which cannot be displaced in normal operation, a component, generally a ring made of fusible material, is provided, which can be at least partially removed from its contact position on the spindle, for example by melting, in order to to allow an axially limited stroke movement of the spindle in certain cases.
As already mentioned, in the known constructions the spindle has to move the slide plate located between the seat rings, for which purpose it is necessary to overcome more or less great frictional forces. A corresponding driving force for axially displacing the spindle can be achieved by a correspondingly large cross section of the same, on which the hydrostatic pressure acts in the valve housing.
The invention aims to provide an improvement in this regard and to only have to train the spindle to the extent necessary to transmit the driving forces to the slide plate. This task is solved by enabling a decoupling from the slide plate for the small axial displacement movement of the spindle.
According to the invention, the constructive measures for this essentially consist in providing a limited axial play in the drive connection between the spindle and slide plate, which is at least as large as the axially limited stroke movement of the spindle relative to the slide plate in the closed position when the component is removed its contact position, the annular shoulder on the spindle being able to be brought into contact with the annular seat without changing the position of the slide plate.
As a result, a smaller axial force is sufficient to move the spindle so that it can be designed with a smaller cross section, or there is a higher degree of security that the spindle can carry out the corresponding movement in an emergency without being impeded by frictional influences.
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Further details, features and advantages of the invention are explained in more detail below with reference to the drawings. 1 shows a vertical longitudinal section through a gate valve according to the invention, the slide plate being shown in the left half in the open position and in the right half in the closed position; 2 on a larger scale the lower area from FIG. 1, and FIG. 3 on the same scale a detail from FIG. 2, but with the spindle in a raised position.
The following description of an embodiment of a gate valve relates to a type with a component that is at least partially removable from its contact position on the spindle by an axially limited stroke movement of the spindle corresponding to the axial distance between an annular seat in the housing and an annular shoulder allow the spindle. The sealing rear stop formed in this way can be used when the spindle and the bearing cap receiving the bearing are moved upwards, so that, for. B. the spindle seal can be replaced.
Another device for actuating the sealing rear stop takes effect when the gate valve is exposed to heat of such an intensity that the functionality of the spindle seal or other critical parts is questioned. The further device works with the melting of meltable material, which allows the spindle and its bearings to move upwards relative to the slide cover. As can be readily seen, the blocking device can also be designed differently, for example in the form of a physically removable spacer part. Accordingly, the following description, which relates to the fusible part, should only be understood as an example of a broader range of possible solutions.
In Fig. 1 a gate valve --10-- is shown with a housing --12--, the one
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--14-- has .nung --16--, which forms a flow channel. At the ends of the passage opening --16 - the housing body has --14-- flanges with which the gate valve can be connected to form a shut-off device for the flow in the line.
A control chamber --20-- is provided between the ends of the passage opening --16--, which has a transverse channel which crosses the passage opening --16-- and on a tubular projection --22-- of the housing body --14- - is open to the outside. The projection --22-- has a flat front surface --24--.
The housing --12-- also has a slide cover --26--, which lies flat on the outer surface --24-- and with the housing body --14-- e.g. is connected with screws --28. A sealing ring --30-- is inserted between the housing body --14-- and the slide cover --26-- to seal the contact surface.
The slide cover --26-- is a ring or tubular element with a coaxial opening --32--.
In the control chamber --20-- there are seating surfaces --34-- in the area of the intersection with the passage opening --16-- and a slide tongue --36-- which can be moved transversely to the passage opening --16--. The slide tongue --36-- consists of two expandable individual plates --38--, and the gate valve contains a spreading device --40--, which presses the individual plates --38-- against the seat surfaces --34-- when the Gate valve is closed, and which reduces the pressure force when opening the gate valve.
1 and 2, the slide tongue --36-- is shown raised in the open position on the left and lowered in the closed position on the right side. If the gate valve --10-- is open, the openings --42-- are aligned with the individual plates --38- with the passage opening --16--. When the gate valve --10-- is closed, the locking area of the individual plates --38-- is pressed against the respective seating surfaces --34--.
A threaded spindle --44-- is connected to the slide tongue --36- by a spindle nut --52-- and extends out of the housing --12-- through the opening --32-- in the slide cover --26-- . Outside the housing --12-- an actuator --46-- is connected to the threaded spindle --44--. In the present embodiment, the actuating member is a handwheel, by means of which the slide tongue --36-- is raised by rotating by hand in one direction
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and the gate valve --10-- can be opened and the spool tongue --36-- can be lowered and the gate valve --10-- can be closed by turning in the other direction. Other drives can also be used.
The connection shown here between the slide tongue --36-- and the threaded spindle --44-- is explained in more detail in US Pat. No. 4, 138, 091, to which express reference is made for further details. An essentially cylindrical sleeve --48-- which is open at the top is attached to the slide tongue --36--. The rifle --48-- has an annular recess --50-- with an annular plane perpendicular to the rifle axis in the vicinity of its
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Form the bushing --48-- with their openings facing each other.
An internally threaded, substantially tubular spindle nut --52-- has a coaxial, annular projection --54--, which is attached on its outside, lying between its axial ends. A ring flange --56-- with a coaxial ring axis is attached to the upper end of the spindle nut --52--. The spindle nut --52-- lies in the bushing --48--, with the projection --54-- protruding into the recess --50-- and the ring flange --56-- above the upper ends --58- - the individual plates --38-- are arranged.
The ring flange --56-- is radially surrounded by a torsion or spring plate --60--, which at --62-- on each of the individual plates --38-- the slide tongue --36-- at the outer end of the Bushing --48-- is attached. The radially inner surface of the spring plate --60-- and the radially outer surface of the ring flange --56-- are fixed against each other by a serration --64--, the engagement of which is a relative rotary movement between the ring flange --56-- and the Spring plate-60-- prevents, but a small relative axial movement allowed.
Locking devices, which are not shown in any more detail, can be provided in order to secure the position of the ring flange 56 and the spring plate 60, and / or these elements can be made in an integrated construction or in one piece, the serration -64-- falls away.
Further details of the threaded spindle --44-- and the slide cover --26-- are explained below in order to make the structure and mode of operation of the invention easier to understand.
The slide cover --26-- has a connecting flange --66-- which extends essentially in the radial direction and a tubular section --67-- which extends coaxially upwards from there. The opening --32-- runs through both sections. At the point where the opening --32-- opens into the control chamber --20--, there is a truncated cone-shaped ring seat --68--, which is coaxial in the transition area of the opening --32-- to an underside - 70-- of the flange --66-- is arranged.
In the axial direction a little way above the ring seat --68--, the essentially cylindrical opening --32-- undergoes a first sudden cross-sectional expansion, whereby a first upward-pointing shoulder --72-- is formed. In the axial direction, further up, the opening --32-- undergoes a second sudden cross-sectional expansion, whereby a second upward-pointing shoulder --74-- is formed within the tubular section --67--.
An axial intermediate piece of the opening --32-- in the tubular section --67-- of the slide cover --36-- is provided with an internal thread at --76--. Above the internal thread --76--, the opening --32-- has a circumferential groove --78--, which is narrow in the radial direction and wide in the axial direction, and which has an annular rib pointing inwards in the radial direction - -80-- is limited. A weather seal --82-- is provided in the opening --32-- above the ring rib --80--.
The threaded spindle --44-- has a lower section --84-- with an external thread, which lies in the bushing --48-- and - as explained in more detail above - can be screwed to the slide tongue --36 -- connected. In the axial direction, immediately above the point at which the threaded spindle --44-- passes through the spindle nut --52--, there is a collar 86- which extends in the circumferential direction and is arranged coaxially.
An axial face or shoulder --88-- of the federal government --86--
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is designed to fit the seat --68-- in the shape of a truncated cone.
In normal use, as shown in Figures 1 and 2, the shoulder --88-- remains separated from the ring seat --68-- and remains between the two surfaces in the manner illustrated in the drawings a considerable gap.
Above the collar --86--, the threaded spindle --44-- has a long, cylindrical, non-threaded section --90-- running in the axial direction.
In the axial direction above its mouth from the opening --32-- in the slide cover --26--, the threaded spindle --44-- is gradually reduced in cross-section, creating a frustoconical area --92--. Above this range --92--, the threaded spindle --44-- has an externally threaded shaft --94-- that extends to its upper end. The --92-- area supports the correspondingly frustoconical hub --96-- on the handwheel --46--. A locking ring --100-- and a nut --102- are arranged on the shaft --94-- in order to detachably fasten the handwheel --46-- on the spindle --44--.
Within the tubular section --67-- of the slide cover --26-- the cylindrical section --90-- of the threaded spindle --44-- has a coaxial, narrow in the radial direction and wide in the axial direction --104-- on opposite shoulders --106 and 108--.
A sealing insert --110-- from a stack of leather sleeve elements is contained in the ring around the threaded spindle --44-- and rests on the first shoulder --72--.
As illustrated in the drawings, the sealing insert --110-- is activated after assembly by injecting plastic material through a particularly nozzle-like injection opening --112--.
A stuffing box --114-- is arranged in the ring around the threaded spindle --44-- in such a way that it rests on the second shoulder --74-- and extends so far that it seals the seal insert --110-- supports.
A cover cap --116-- is provided essentially in the form of a tubular component provided with an external thread and has an axial intermediate section --118-- provided with an external thread and a continuous opening --120--, one in an axial middle section has a step-like narrowing of the cross-section to form a downward-pointing shoulder --122--. The part with the larger cross-section, which leads to the shoulder --122-, forms a space for receiving a bearing arrangement --124-- for the threaded spindle --44--.
As shown in the drawings, a bearing bush --126--, a ring washer --127-- designed according to a washer made of meltable material, a ball bearing --128--, a shaft ring --130--, a ball bearing - 138-- and a snap ring --139-provided.
After the gasket insert --110-- and the gland --114-- are assembled, the bearing assembly --124-- and the cover gasket --30-- are fitted, and the cover cap --116-is screwed on until the gland --114-- is compressed to the desired extent.
Below the threaded piece --118--, the cover cap --116-- has a flat, circumferential recess --140--. A locking screw --142-- is screwed through a threaded hole --143 into the tubular part --67-- of the slide cover --26-- until it extends into the coaxial recess --140--. With this assembly, the locking screw --142-- prevents the cover cap-116- from being unscrewed; In the practical version, several locking screws --142-- are provided on the circumference of the slide cover --26--.
Above the threaded piece --118-- the cover cap --116-- has an outer, concentric, narrow circumferential groove --144--, which has at least one lower shoulder --146-- pointing upwards.
A retaining wire --148-- for the cover cap --116-- is screwed into the recess formed by the opposite circumferential grooves --144 and 78--. The recess is longer in the axial direction than the thickness of the wire --148--.
If the gate valve --10-- is open in normal operation under normal conditions
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, the bearing arrangement-124-in the slide cover-26 - prevents an upward movement of the threaded spindle --44--. If the slide tongue --36-- is fully raised so that the openings --42-- are aligned with the through opening --16-- of the housing --14--, there is a stop surface --180-- on the floor the bushing --48-- has been moved up to contact with the lower end --182-- of the threaded spindle --44--, whereby under normal conditions it forms a lock against further lifting of the slide tongue --36--.
However, if the gate valve --10-- is open during use and is exposed to the pressure of the liquid contained or transported in the pipe system in which the gate valve --10-- is installed, a leak in the seal insert can 110-arise. Under such conditions, it may be necessary to replace the seal insert --110-- while the gate valve --10-- remains installed in the line in the open position.
The invention makes such a repair possible through the following steps.
The locking screws --142-- are unscrewed until they can be pulled out of the recess --140--. Then the cover cap --116-- is unscrewed a few turns, which is limited by the holding wire --148--, which is between the lower end of the circumferential groove --78-- and the upper end --146-- of the circumferential groove - -144-- is jammed.
The lead screw --44--, which is normally not moved upwards, can then be lifted and tightened, creating a metal / metal seal between the shoulder --88-- and the seat --68--. While an effective seal is retained, the retaining wire --48-- snaps out, the cover cap --116-- is unscrewed, the bearing --124-- and the gland --114-- are removed and the seal insert - 110-- replaced, the stuffing box --114-- and the bearing --124-- are reassembled, the cover cap --116-- is almost completely screwed on and the sealing insert --110-- is replaced by the injection opening --112-- activated.
The sealing insert --110-- is checked for leaks, while the retaining wire --148-- is reassembled, the cover cap --116-- is tightened and the threaded spindle --44-- is turned, which releases the metal seal that -88 and 68-- was formed.
The heat-sensitive material of the washer --127-- is a fusible, especially metallic material, as it is e.g. B. is known from U.S. Patent Nos. 3, 788, 600, No. 3, 771, 540, No. 3, 842, 854 and No. 3, 896, 835; the washer --127-- is arranged axially between the upper bearing arrangement --124-- and the stuffing box --114--. If there is a fire or the like, so that the sealing insert --110-- would probably be destroyed, the ring disc melts --127--, and the melted residue flows out of the channels --P--, which with the receiving space for the ring washer --127-- through the cover cap-116-through.
Then the rest of the bearing assembly --124-- and the lead screw --44-- move up until the stop at - 88 and 68 - is formed to prevent leakage. If the damage is not too great, the gate valve --10-- can be repaired later by replacing the sealing insert --110-- and the washer --127--.
As illustrated in Figs. 2 and 3 in detail, the annular recess --50-- in the individual plates --38-- in the axial direction, for. B. in the vertical direction longer than the axial thickness of the annular projection --54-- on the spindle nut --52--, u. between an amount that is labeled A in Fig. 2 below the projection --54--. This
Additional distance A is at least as large in the axial direction and preferably slightly larger than the vertical distance C, which normally, as illustrated in FIG. 2, separates the stop seal surfaces --88 and 68--.
Accordingly, if the threaded spindle --44-- moves upward from its position shown in FIG. 2 to its position shown in FIG. 3 to form the rear stop at -88 and 68--, the slide tongue needs - 36-- not moving up at all. Since there is a limited axial distance for the ring-shaped projection --54-- in the recess --50--, the individual plates --38-- do not have to be pulled upwards to make the rear stop at --88 and 68- - to enable. This means that there is no need to pull the slide tongue sealing seats upwards relative to the ring seats --34--.
Accordingly, an error-free stop is opened
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always formed even if the threaded spindle --44-- has a relatively small diameter at the point at which it runs through the sealing insert --110--.
As the above description shows, the invention is not limited to the illustrated embodiment, but multiple modifications and changes are possible without leaving the scope of the invention.
PATENT CLAIMS:
1. Gate valve with a spindle that cannot be displaced in normal operation, the rotation of which means that a slide plate in a control chamber, which crosses a flow channel in a slide housing, can be moved between a closed position and an open position, and which is separated from a drive connection with the slide plate by a Extends the transverse channel outwards, an annular seating surface surrounding the transverse channel being provided in the control area in the intersection area with the transverse channel and the spindle having an annular shoulder at a location which, during normal operation, is axially spaced from the annular seat area, with seat rings in the intersection areas the flow channel with the control chamber for interaction with the slide plate, which has a closing part and a guide tube,
whereby in the closed position the sealing part bears sealingly against the seat rings and closes off the flow channel and in the open position the guide tube is axially aligned with the flow channel, and with bearings and seals in the slide housing, which, during normal operation, support and seal the spindle rotatably but axially immovably and which have at least one component that is at least partially removable from its contact position on the spindle to enable an axially limited stroke movement of the spindle according to the axial distance between the annular seat in the valve housing and the annular shoulder on the spindle, characterized in that at the drive connection between the spindle (44) and the slide plate (36) is provided with a limited axial play which is at least as great,
like the axially limited stroke movement of the spindle (44) relative to the slide plate (36) in the closed position when the component (127) is removed from its contact position, the annular shoulder (88) on the spindle (44) without changing the position of the slide plate in contact with the annular seat (68) can be brought.