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Drosselklappe für gasförmige und flüssige Medien, insbesondere für Druckrohrleilungen von Wasserkraftanlagen
Die Erfindung betrifft eine Drosselklappe für gasförmige und flüssige Medien, insbesondere für Druck- rohrleitungen von Wasserkraftanlagen, mit einem mittels Zapfen bzw. Welle in einem Gehäuse drehbar gelagerten Klappenkörper.
Um bei Drosselklappen eine möglichst gute Abdichtung zwischen Gehäuse und Klappenkörper zu er- zielen, ist es bekannt, am Rand des drehbaren Klappenkörpers Dichtungsringe aus Gummi oder aus Weich- metall so anzuordnen, dass sie vom Schliessdruck des Klappenkörpers gegen einen starren Dichtungssitz im
Gehäuse angepresst werden. Bei andern Ausführungen wird der Klappenrand starr ausgebildet und im Gehäuse ein nachgiebiger Dichtungssitz angeordnet, z. B. eine Membrane, welche in der Schliesslage des Klappenkörpers durch ein Druckmittel, u. zw. meist hydraulisch gegen den Klappenrand gedrückt wird.
Die hiebei erzielte Abdichtung war jedoch, insbesondere bei grossen Gehäusedurchmessern und hohen Drücken des Betriebsmittels, nicht immer befriedigend. Auch die Verwendung von Gummi als Werkstoff fürdieDichtungsringeoder Membranen sind in den Fällen, wo das Betriebsmittel hohe Temperaturen aufweist, nicht möglich. Meist weisen diese Einrichtungen auch sehr viele Einzelteile auf, deren einwandfreier, dem Zweck entsprechender Einbau schwierig ist und die leicht zu Störungen 1m Betrieb führen.
Es wurde auch schon vorgeschlagen, den Klappenkörper nach dem Drehen in die Schliessstellung senkrecht zu seiner Ebene zu verschieben und mit seinem Rand an einen im Gehäuse angeordneten Dichtungssitz anzupressen bzw. ein axial verschiebbares, in der Rohrleitung dicht geführtes Rohrstück anzuordnen, dessen eine Stirnfläche gegen die in der Schliessstellung befindliche Klappe gepresst wird. Bei relativ guter Abdichtung haben diese beiden Ausführungsarten den Nachteil, dass insbesondere bei grosser Nennweite der Rohrleitung die Konstruktion des Antriebes, seine Abdichtung und das Aufbringen des erforderlichen Dichtungsdruckes schwierig ist.
Nach einem andern bekannten Vorschlag ist am Umfang des Klappenkörpers eine ringförmige Nut ausgebildet und in dieser ein Dichtungsring derart angeordnet, dass auf beiden Seiten des Dichtungsringes zwischen diesem und dem Klappenkörper je ein Ringraum gebildet ist. Durch Beaufschlagen des einen bzw. des andern der beiden Ringräume wird der Dichtungsring an den Dichtungssitz im Gehäuse gepresst bzw. von diesem abgehoben. Diese Einrichtung erfordert eine mehrfache Abdichtung zwischen Klappenkörper und Dichtungsring, da die Ringräume sowohl gegeneinander als auch nach aussen sorgfältig abgedichtet werden müssen. Dies bereitet aber, insbesondere bei Betriebsmitteln mit hohen Temperaturen und auch bei hohen Betriebsdrücken erhebliche Schwierigkeiten.
Darüber hinaus ist zur Erzielung des erforderlichen Dichtungsdruckes zwischen Gehäuse und Klappe ein verhältnismässig hoher Steuerdruck in den Ringräumen aufzubringen, da das in die Ringräume eingebrachte Steuerdruckmittel nur auf eine im Verhältnis zur Fläche des Klappenkörpers kleine Fläche des Dichtungsringes wirkt.
Allen bekannten Drosselklappen gemeinsam ist, dass in der Schliessstellung der Druck des abzusperrenden Betriebsmittels stets in voller Höhe einseitig auf den Klappenkörper wirkt. Um bleibende Deformationen am Klappenkörper bzw. an den Dichtungsringen und insbesondere an den Zapfen und Lagern zu vermeiden, müssen alle diese Teile kräftig ausgebildet werden.
Gemäss der Erfindung wird nun bei einer Drosselklappe für gasförmige und flüssige Medien mit einem
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lagert. Der in seiner Schliessstellung gezeichnete Klappenkörper d trägt in einer zylindrischen Ausdrehung diemitkreisringförmigemQuerschnitt9verseheneDichtungsscheibe8. Dabei sind der Klappenkörper 6 und die Dichtungsscheibe 8 so ausgebildet, dass zwischen ihnen ein Hohlraum 10 gebildet ist, der an seinem
Umfang 11 und 11'bzw. durch den Dichtungsring 12 dicht abgeschlossen ist. Über die durch den Klappen- körper 6 und den einen der beiden Zapfen 7 geführte Druckmittelleitung 13 ist der Hohlraum 10 an eine nicht gezeigte Druckmittelquelle angeschlossen.
Die Leitung 13 kann gleichzeitig auch als Verbindung zwischen dem Hohlraum 10 und einer ebenfalls nicht gezeigten Einrichtung zur Erzeugung eines Unter- druckes dienen. Mit 14 ist ein auf dem Umfang der Dichtungsscheibe 8 befestigter Dichtungsring bezeich- net. Die Zapfen 7 sind in den Lagerbüchsen 15 geführt und durch das Gehäuse 1 mittels Stopfbüchse 16 bzw. Dichtung 17 abgedichtet hindurchgeführt. Ebenso ist die Druckmittelleitung 13 mittels einer Stopf- büchse 18 abgedichtet durch den Deckel 19 hindurchgeführt. Auf dem einen Zapfen 7 ist ein Zahnrad 20 angeordnet, das über das Ritzel 21 vom Motor 22 angetrieben wird und dadurch das Schwenken der Dros- selklappe bewirkt. Durch den einen der beiden Zapfen 7 ist die Verstellstange 23 einer mechanischen Be- tätigungs- und Verriegelungseinrichtung verschiebbar hindurchgeführt.
Die Verstellstange 23 ist ausser- dem in einem am Klappenkörper 6 befestigten Führungsstück 24 geführt bzw. verschiebbar gelagert. Auf der Verstellstange 23 sind Keile 25 und 26 befestigt, die mit entsprechend ausgebildeten Keilstücken 27 zusammenarbeiten. Letztere sind durch Schraubbolzen 28 starr mit der Dichtungsscheibe verbunden.
Mittels Stopfbüchsen 29 sind die Bolzenschrauben 28 abgedichtet durch den Klappenkörper 6 hindurch- geführt.
Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende.
Bei einem Schliessvorgang wird der Klappenkörper 6 und mit ihm die Dichtungsscheibe 8 vom Motor
22 über das Ritzel 21, das Zahnrad 2p und die Zapfen 7 um 900 in die Schliessstellung gedreht. Hiebei ist die Dichtungsscheibe 8 mit dem Klappenkörper 6 durch Erzeugen eines Unterdruckes im Hohlraum 10 mittels einer an die Leitung 13 angeschlossenen Einrichtung hydraulisch oder mittels der Betätigungs- und Verriegelungseinrichtung mechanisch verriegelt. Im letzteren Fall ist die Verstellstange 23 nach oben verschoben, so dass die Keilflächen der Keile 25 mit den dazu passenden Keilflächen der Keilstücke 27 Anlage haben. Dadurch sind die Keilstücke 27 vom Klappenkörper 6 abgehoben, und über die Bolzenschrauben 28 ist die Dichtungsscheibe 8 an den Klappenkörper 6 herangezogen und starr mit diesem verriegelt.
Hat der Klappenkörper 6 seine Schliessstellung eingenommen, so wird zunächst die Verriegelung der Dichtungsscheibe 8 mit dem Klappenkörper 6 durch Beseitigen des Unterdruckes bei hydraulischer Ver- riegelung bzw. durch Verschieben der Verstellstange 23 nach unten bei mechanischer Verriegelung aufgehoben. Bei der gezeigten Einrichtung werden durch das Verschieben der Verstellstange 23 nach unten die Keile 25 von den dazu passenden Keilflächen des Keilstückes 27 abgehoben und die Keile 26 mit eben- falls dazu passenden Keilflächen an den Keilstücken 27 zur Anlage gebracht.
Dies bewirkt, dass die Keil-' stücke 27 auf den Klappenkörper 6 bzw. auf die in diesem angeordneten Stopfbüchsen 29 gepresst werden und über die Bolzenschrauben 28 die Dichtungsscheibe 8 mit ihrem Dichtungsring 9 auf den Dichtungssitz im Gehäuse 1 gepresst wird. Soll nur ein hydraulisches Anpressen der Dichtungsscheibe 8 auf den Dichtungssitz im Gehäuse 1 vorgesehen sein oder ein mechanisches Anpressen nur bei Ausfall der hydraulischen Einrichtung erfolgen, so werden die Keile 26 ganz weggelassen bzw. so angeordnet, dass sie nach dem Lösen der Keile 25 auf den Keilstücken 27 ein von der mechanischen Betätigungs-und Verriegelungs- einrichtung unabhängiges Verschieben der Dichtungsscheibe 8 durch hydraulischen Druck gestatten.
In diesem Falle wird nach dem Aufheben der mechanischen oder auch der hydraulischen Verriegelung über die Leitung 13 Druckmittel in den Steuerraum 10 zugeführt, nach dessen vollständigem Füllen sich in diesem ein Druck aufbaut, der die Dichtungsscheibe 8 senkrecht zur Ebene des Klappenkörpers 6 verschiebt und auf den Dichtungssitz im Gehäuse 1 presst.
Beim Öffnen der Drosselklappe wird entsprechend verfahren. So wird bei rein hydraulischer Betätigung derDichtungsscheibe 8 zunächst die Druckmittelzufuhr zum Steuerraum 10 abgesperrt und das im Steuerraum vorhandene Druckmittel abgelassen und schliesslich durch die Einrichtung zur Erzeugung eines Unterdruckes im Hohlraum 10 ein Unterdruck erzeugt, wodurch die Dichtungsscheibe von ihrem Sitz abgehoben, an den Klappenkörper 6 herangezogen und auf ihm festgehalten wird. Danach wird der Klappenkörper um 900 in seine Offenstellung zurückgedreht.
Bei hydraulisch-mechanischer Betätigung der Dichtungsscheibe, d. h. bei hydraulischem Schliessen und mechanischer Verriegelung in Offenstellung wird ebenfalls zunächst die weitere Druckmittelzufuhr über die Leitung 13 zum Hohlraum 10 abgesperrt und danach die Verstellstange 23 nach oben verschoben, wodurch die Dichtungsscheibe 8 von ihrem Sitz abgehoben, an den Klappenkörper 6 herangezogen und auf diesem starr festgehalten wird. Danach erfolgt die Drehung des Klappenkörpers um 900 in seine Offen-
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