DE2502240A1 - SHUT-OFF DEVICE FOR PIPELINES - Google Patents
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Description
Ja 3092Yes 3092
zur Steege & Janich KG, Neubeckumto Steege & Janich KG, Neubeckum
Absperrvorrichtung für RohrleitungenShut-off device for pipelines
Die Erfindung betrifft eine Absperrvorrichtung für Rohrleitungen, mit einem zwischen einer Öffnungslage und einer Absperrlage beweglichen Absperrorgan sowie wenigstens einem in der Absperrlage zwischen dem Absperrorgan und der Rohrleitung befindlichen Dichtungselement.The invention relates to a shut-off device for pipelines, with one between an open position and one Shut-off position movable shut-off element and at least one in the shut-off position between the shut-off element and the pipeline located sealing element.
Zum Absperren von Rohrleitungen sind insbesondere geradlinig verschiebbare Schieberplatten sowie dreh- oder schwenkbare Klappen bekannt. Unabhängig von der im Einzelfall gewählten Konstruktion des Absperrorganes sind die zur Abdichtung zwischen dem beweglichen Absperrorgan und der Rohrleitung verwendeten Dichtungselemente vor allem bei der Öffnungsund Schließbewegung einem außerordentlich hohen mechanischen Verschleiß ausgesetzt. Erschwerend kommt noch hinzu, daß dann, wenn die Rohrleitungen heiße, staubhaltige Gase führen, die Dichtungselemente auch einer hohen thermischen Belastung unterworfen sind und daß vielfach störende Materialanlagerungen an den Dichtungselementen und ihren Gegenflächen auftreten.In particular, linearly displaceable slide plates as well as rotatable or pivotable ones are used to shut off pipelines Known flaps. Regardless of the construction of the shut-off element selected in the individual case, the ones used for sealing are used Sealing elements used between the movable shut-off element and the pipeline, especially when opening and closing Closing movement exposed to extremely high mechanical wear. To make matters worse, then if the pipelines carry hot, dusty gases, the sealing elements are also subjected to high thermal loads are and that disturbing material deposits often occur on the sealing elements and their mating surfaces.
Da die bisher verwendeten Dichtungselemente diesen Belastungen auf längere Zeit meist nicht gewachsen waren, hat man schon versucht, besondere Dichtungselemente überhauptSince the previously used sealing elements were mostly not able to cope with these loads for a long time, has one already tried special sealing elements at all
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wegzulassen, d.h. die Abdichtung allein durch die miteinander in Gleitberührung stehenden Flächen des beweglichen Absperrorganes und der mit der Rohrleitung fest verbundenen Gegenfläche zu erzielen. Dabei treten jedoch insbesondere bei Rohrleitungen großer Abmessungen, die für heiße Medien bestimmt sind, erhebliche Schwierigkeiten auf. Es ergeben sich nämlich in derartigen Fällen so beachtliche Wärmedehnungen einzelner Bauteile, daß ein beträchtliches Spiel zwischen dem beweglichen Absperrorgan und seinen ortsfesten Gegenflächen vorgesehen werden muß, wenn Klemmerscheinungen vermieden werden sollen. Ein derartiges großes Spiel bedeutet andererseits jedoch eine in vielen Fällen völlig ungenügende Abdichtung zwischen den durch das Absperrorgan voneinander getrennten Abschnitten der Rohrleitung.to be omitted, i.e. the sealing solely by the surfaces of the movable shut-off device that are in sliding contact with one another and the counter surface firmly connected to the pipeline. However, this occurs especially with pipelines large dimensions, which are intended for hot media, cause considerable difficulties. Namely, it results in such cases so significant thermal expansion of individual components that a considerable play between the movable shut-off element and its stationary counter surfaces must be provided if jamming phenomena are avoided should. On the other hand, however, such a large play means a completely inadequate seal in many cases between the sections of the pipeline separated from one another by the shut-off device.
Man hat auch schon versucht, den störenden Verschleiß am Dichtungselement bei der öffnungs- und Schließbewegung dadurch zu vermeiden, daß das Dichtungselement durch eine verformbare Membran gebildet wird, die erst in der Absperrlage durch ein zugeführtes Druckmedium derart verformt (aufgeblasen) wird, daß sie in abdichtende Berührung mit der Gegenfläche kommt. Derartige Ausführungen sind jedoch verhältnismäßig aufwendig. Da die Membran bei einer solchen Ausführung aus Gummi oder ähnlichem Material bestehen muß, sind nur Temperaturen von maximal etwa 120°C zulässig.Attempts have also been made to reduce the annoying wear and tear on the sealing element during the opening and closing movement to avoid thereby that the sealing element is formed by a deformable membrane, which only in the shut-off position is deformed (inflated) by a supplied pressure medium such that it is in sealing contact with the mating surface comes. However, such designs are relatively expensive. As the membrane in such a design must consist of rubber or similar material, only temperatures of a maximum of about 120 ° C are permissible.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der Mängel der bekannten Ausführungen eine auch für Heißgas-Rohrleitungen großer Abmessungen geeignete Absperrvorrichtung zu entwickeln, die sich durch eine einfache und zuverlässige Konstruktion sowie eine einwandfreie Funktion während einer langen Betriebsdauer auszeichnet.The invention is therefore based on the object, while avoiding the shortcomings of the known designs to develop suitable shut-off device for hot gas pipelines of large dimensions, which is achieved by a simple and reliable construction as well as perfect function over a long period of operation.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Dichtungselement durch einen an beiden Längsrändern eingespannten, im Querschnitt U-förmig gebogenen Federstahl-According to the invention, this object is achieved in that the sealing element is U-shaped bent spring steel
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streifen gebildet wird, der etwa im mittleren Bereich zwischen den beiden Einspannstellen mit einer Gegenfläche abdichtend zusammenwirkt.strip is formed, which seals approximately in the middle area between the two clamping points with a mating surface cooperates.
Ein derartig eingespannter Federstahlstreifen liegt im mittleren Bereich zwischen den beiden Einspannstellen mit hohem Federdruck an der Gegenfläche an, ist jedoch andererseits elastisch genug, um sich im Bedarfsfall (etwa bei einer an der Gegenfläche vorhandenen, sehr festen Anbackung) lokal zu verformen. Von besonderer Wichtigkeit ist ferner, daß sich die durch die Berührung mit der Gegenfläche bedingte Verformung des Federstahlstreifens praktisch auf den gesamten, zwischen den beiden Einspannstellen liegenden Teil des Federstahlstreifens ausdehnt. Dies hat zur Folge, daß am Dichtungselement vorhandene Anbackungen sofort abplatzen, wenn das Absperrorgan in die Absperrlage eingeführt wird.A spring steel strip clamped in this way lies in the middle area between the two clamping points high spring pressure on the mating surface, but on the other hand it is elastic enough to be able to move in case of need (e.g. with a very solid caking present on the opposite surface) locally deform. It is also of particular importance that the deformation of the spring steel strip caused by the contact with the mating surface practically on the entire, part of the spring steel strip lying between the two clamping points expands. This has the consequence that on the sealing element Existing caking flakes off immediately when the shut-off device is inserted into the shut-off position.
Da sich das erfindungsgemäße Dichtungselement um ein beachtliches Maß verformen kann, ohne daß dabei die mechanische Belastung des Dichtungselementes oder der Anpreßdruck an der Gegenfläche unzulässig groß werden, kann man zwischen dem Absperrorgan selbst und den ortsfesten Teilen der Rohrleitung einen verhältnismäßig großen Spalt vorsehen (da der Federstahlstreifen die Abdichtung dieses Spaltes übernimmt); dies ergibt eine bessere Führung des beweglichen Absperrorganes und vermeidet Betriebsstörungen bei thermisch bedingten Verformungen einzelner Bauteile.Since the sealing element according to the invention to a can deform a considerable amount without the mechanical load on the sealing element or the contact pressure become unacceptably large on the opposite surface, one can move between the shut-off device itself and the stationary parts of the pipeline Provide a relatively large gap (as the spring steel strip seals this gap); this results in better guidance of the movable shut-off element and avoids malfunctions in the event of thermally induced problems Deformation of individual components.
Zahlreiche weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und werden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.Numerous further features of the invention emerge from the subclaims and are illustrated in the drawing illustrated embodiments explained in more detail.
In der Zeichnung zeigenShow in the drawing
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Pig. 1 einen Teilschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Absperrvorrichtung; Pig. 1 shows a partial section through a first embodiment of the shut-off device according to the invention;
Figuren 2 bis 6 Teilschnitte durch weitere Ausführungsbeispiele. Figures 2 to 6 partial sections through further embodiments.
Zwischen zwei in FIg. 1 nicht dargestellten Abschnitten einer Rohrleitung befindet sich ein mit der Rohrleitung fest verbundenes Schiebergehäuse 1, das zwei innere Profile 2, 3 trägt, die zur Aufnahme eines Absperrorganes H. dienen. Dieses Absperrorgan 1J ist als geradlinig verschiebbare Schieberplatte ausgebildet und zwischen einer Öffnungslage und einer Absperrlage beweglich (in Fig. 1 ist das Absperrorgan 4 in der Absperrlage veranschaulicht).Between two in fig. 1 sections of a pipeline, not shown, there is a valve housing 1 which is firmly connected to the pipeline and which carries two inner profiles 2, 3 which serve to accommodate a shut-off element H. This shut-off element 1 J is designed as a linearly displaceable slide plate and is movable between an open position and a shut-off position (in FIG. 1, the shut-off element 4 is illustrated in the shut-off position).
Das Absperrorgan 4 trägt auf einem Profilsteg 5 zwei Dichtungselemente 6, 7, die durch Federstahlstreifen gebildet werden, die an beiden -Längsrändern eingespannt und im Querschnitt ü-förmig gebogen sind. Zur Einspannung dieser Dichtungselemente 6 und 7 dienen Rechteck-Profilrohre 8, S3 Laschen 10, 11 sowie Schraubbolzen 12, 13·The shut-off element 4 carries two sealing elements 6, 7 on a profile web 5, which are formed by spring steel strips which are clamped on both longitudinal edges and bent into a U-shape in cross section. Rectangular profile tubes 8, S 3, tabs 10, 11 and screw bolts 12, 13 are used to clamp these sealing elements 6 and 7.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind Dichtungselemente 6, 7 somit im Bereich beider Breitseiten des Absperrorganes k vorgesehen. Der Raum 14 zwischen diesen auf unterschiedlichen Breitseiten des Absperrorganes 4 angeordneten Dichtungselementen 6 und 7 kann mit einem (in der Zeichnung nicht veranschaulichten) Be- oder Entlüftungsanschluß versehen sein. Durch einen solchen Anschluß kann beispielsweise ein Sperrmedium in den Raum lH eingeführt werden. Eine in diesem Raum 14 außerdem untergebrachte Führung·15 für ein Betätigungsorgan 16 des Absperrorganes 4 interessiert im vorliegenden Zusammenhang nicht näher.In the embodiment shown in Fig. 1, sealing elements 6, 7 are thus provided in the area of both broad sides of the shut-off element k . The space 14 between these sealing elements 6 and 7, which are arranged on different broad sides of the shut-off element 4, can be provided with a ventilation connection (not illustrated in the drawing). A barrier medium, for example, can be introduced into the space 1H through such a connection. A guide 15, which is also accommodated in this space 14, for an actuating element 16 of the shut-off element 4 is of no further interest in the present context.
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Die Federstahlstreifen, die die Dichtungselemente 6, 7 bilden, sind zweckmäßig Edelstahlbleche, die zur Erzielung der Federeigenschaften im kalten Zustand nachgewalzt werden. Ihre Stärke kann je nach Verhältnissen zwischen 0,15 und 0,5 nun liegen, vorzugsweise zwischen 0,2 und 0,3 mm.The spring steel strips that the sealing elements 6, 7 form, it is advisable to use stainless steel sheets, which are re-rolled in the cold state to achieve the spring properties. Depending on the circumstances, their thickness can now be between 0.15 and 0.5, preferably between 0.2 and 0.3 mm.
Bei einer praktischen Ausführung (für eine Rohrleitung sehr großer Abmessungen) besitzt das Dichtungselement 6 beispielsweise eine Breite B von etwa 50 mm und eine Höhe H von gleichfalls etwa 50 mm. Ein derartiges Dichtungselement mit einer Stärke von 0,25 mm besitzt in Richtung der Höhe H eine elastische Verformbarkeit von 10 bis 15 mm.In a practical embodiment (for a pipeline of very large dimensions) the sealing element 6 has, for example a width B of about 50 mm and a height H of also about 50 mm. Such a sealing element with a thickness of 0.25 mm has an elastic deformability of 10 to 15 mm in the direction of the height H.
Es versteht sich, daß das Verhältnis von Höhe zu Breite des Querschnittsprofiles des Dichtungselementes auch abweichend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel gewählt werden kann. Zweckmäßig beträgt die Höhe H das 0,8- bis 2-fache, vorzugsweise das 1,0- bis 1,5-fache der Breite B. Wesentlich für die Erzeugung einer guten Abdicht^wirkung (auch unter Berücksichtigung thermischer Verformungen sowie etwaiger Anbackungen) ist jedoch,daß das Dichtungselement etwa im mittleren Bereich zwischen den beiden Einspannstellen seiner Ränder, d.h. mit der mittleren Zone des gekrümmten Teiles des U-förmigen Querschnittsprofiles, mit der Gegenfläche abdichtend zusammenwirkt.It goes without saying that the ratio of height to width of the cross-sectional profile of the sealing element also deviates can be selected from the illustrated embodiment. Appropriately, the height H is 0.8 to 2 times, preferably 1.0 to 1.5 times the width B. Essential for the creation of a good sealing effect (also under Consideration of thermal deformations and any caking) is, however, that the sealing element is approximately in middle area between the two clamping points of its edges, i.e. with the middle zone of the curved part of the U-shaped cross-sectional profile, cooperates in a sealing manner with the mating surface.
Bei den in den Figuren 2 bis 6 dargestellten weiteren Ausführungsbeispielen sind entsprechende Bauteile jeweils mit denselben Bezugszeichen wie in Fig. 1, jedoch unter Beifügung eines Buchstabens (a, b, c, d bzw. e) bezeichnet. Im folgenden sind ferner lediglich diejenigen Merkmale näher erläutert, in denen sich die Ausführungsbeispiele der Figuren 2 bis 6 von der Anordnung in Fig. 1 unterscheiden.In the further exemplary embodiments shown in FIGS. 2 to 6, corresponding components are in each case with the same reference numerals as in Fig. 1, but with the addition of a letter (a, b, c, d or e). in the furthermore, only those features are explained in more detail below, in which the exemplary embodiments of the figures 2 to 6 differ from the arrangement in FIG.
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Fig. 2a zeigt eine Anordnung, bei der das Absperrorgan 4a in einer horizontalen Ebene verschiebbar ist (die Rohrleitung läuft hier also im wesentlichen vertikal). Dichtungselemente 6a sind nur im Bereich einer Breitseite (und zwar der oberen Breitseite) des Absperrorganes 4a vorgesehen. An der anderen Breitseite stützt sich das Absperrorgan 4a auf Führungsbolzen 17 ab.Fig. 2a shows an arrangement in which the shut-off device 4a is displaceable in a horizontal plane (the pipeline runs essentially vertically here). Sealing elements 6a are only in the area of one broad side (namely the upper broad side) of the shut-off element 4a is provided. The shut-off element 4a is supported on the other broad side Guide pin 17 off.
Die Anordnung wird hier zweckmäßig so getroffen, daß der Anpreßdruck zwischen dem Dichtungselement 6a und der Gegenfläche (des Profiles 2a) durch den im unteren Abschnitt der Rohrleitung herrschenden Gasdruck (Pfeil 18) vergrößert wird.The arrangement is expediently made here so that the contact pressure between the sealing element 6a and the Opposite surface (of the profile 2a) enlarged by the gas pressure (arrow 18) prevailing in the lower section of the pipeline will.
Fig. 3 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 lediglich durch eine etwas andere Gestaltung des Profilsteges 5b am äußeren Rand des Absperrorganes 4b.Fig. 3 differs from the embodiment according to FIG. 2 only by a slightly different design of the profile web 5b on the outer edge of the shut-off element 4b.
Während bei den Ausführungsbeispielen der Figuren 1 bis 3 die Dichtungselemente am beweglichen Absperrorgan angeordnet sind, veranschaulicht Fig. 4 eine Ausführung, bei der die Dichtungselemente 6c, 7c am ortsfesten Schiebergehäuse Ic angebracht sind. Die mit den Dichtungselementen 6c, 7c zusammenwirkenden Gegenflächen werden vom Profilsteg 5c des Absperrorganes 4c gebildet.While in the embodiments of Figures 1 to 3, the sealing elements are arranged on the movable shut-off device 4 illustrates an embodiment in which the sealing elements 6c, 7c on the stationary slide housing Ic are appropriate. The cooperating with the sealing elements 6c, 7c Opposing surfaces are formed by the profile web 5c of the shut-off element 4c.
Fig. 5 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 lediglich dadurch, daß Dichtungselemente 6d nur mit einer Breitseite des beweglichen Absperrorganes 4d zusammenwirken.Fig. 5 differs from the embodiment according to FIG. 4 only in that sealing elements 6d only interact with one broad side of the movable shut-off element 4d.
Bei der in Fig. 6 veranschaulichten Variante trägt im Unterschied zu der Ausführung gemäß Fig. 5 die das Absperrorgan 4e bildende Schieberplatte an ihrem unteren Rand,In the variant illustrated in FIG. 6, in contrast to the embodiment according to FIG. 5, it carries the shut-off element 4e forming slide plate at its lower edge,
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der vom Profilsteg 5e gebildet wird, einen messerartigen Ansatz 5e', der eine geschärfte Kante 19 aufweist, die beim Absenken des Absperrorganes in die Absperrlage etwaige Ablagerungen im unteren Bereich des Gehäuses Ie durchdringt. Dieser messerartige Ansatz 5e' bildet zugleich die mit dem untersten Dichtungselement 6e zusammenwirkende Gegenfläche.which is formed by the profile web 5e, a knife-like approach 5e ', which has a sharpened edge 19, which when Lowering the shut-off device into the shut-off position, any deposits penetrates in the lower area of the housing Ie. This knife-like approach 5e 'also forms with the lowest sealing element 6e cooperating mating surface.
Während bei allen dargestellten Ausführungsbeispielen das Absperrorgan durch eine geradlinig verschiebbare Schieberplatte gebildet wird, ist die Erfindung auch bei Vorrichtungen anwendbar, bei denen das Absperrorgan als drehbare oder schwenkbare Klappe ausgebildet ist.While in all the illustrated embodiments, the shut-off device by a linearly displaceable slide plate is formed, the invention is also applicable to devices in which the shut-off as rotatable or pivotable flap is formed.
Es sind ferner im Rahmen der Erfindung auch Ausführungen möglich, bei denen das Absperrorgan berühruhgsfrei in die Rohrleitung eingeführt und erst dann durch einen in Längsrichtung der Rohrleitung wirkenden Druck in die Absperrlage bewegt wird. Hierbei kommen also die Dichtungselemente erst nach dieser in Längsrichtung der Rohrleitung er&lgenden Bewegung des Absperrorganes in dichtende Berührung mit ihrer Gegenfläche.There are also embodiments possible within the scope of the invention, in which the shut-off device is in contact with the Pipeline introduced and only then through a pressure acting in the longitudinal direction of the pipeline in the shut-off position is moved. In this case, the sealing elements come only after this movement in the longitudinal direction of the pipeline of the shut-off element in sealing contact with its counter surface.
In einem solche Fall kann es vorteilhaft sein, den dasIn such a case, it can be advantageous to use the
Dichtungselement bildenden Federstahlstreifen in seinem zurSealing element forming spring steel strips in his to
nyny
Anlage an der Gegenfläche körnenden Bereich mit einer verformbaren Auflage aus hitzebeständigem Material, vorzugsweise aus Asbest, zu versehen.Plant on the opposite surface graining area with a deformable Overlay made of heat-resistant material, preferably made of asbestos, to be provided.
Es sei hervorgehoben, daß auch in derartigen Fällen, in denen das Dichtungselement an sich während der Öffnungsund Schließbewegung nicht in gleitende Berührung mit einer Gegenfläche kommt, die Anwendung des erfindungsgemäßen Federstahlstreifens vorteilhaft ist, da hierdurch sowohl Verformungen durch thermische Spannungen als auch Fertigungsungenauigkeiten in idealer Weise ausgeglichen werden können.It should be emphasized that even in such cases in which the sealing element per se during the opening and Closing movement does not come into sliding contact with an opposing surface, the use of the spring steel strip according to the invention is advantageous because this results in both deformations due to thermal stresses and manufacturing inaccuracies can be ideally balanced.
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| 8141 | Disposal/no request for examination |