CH669825A5

CH669825A5 -

Info

Publication number: CH669825A5
Application number: CH864/86A
Authority: CH
Inventors: Friedrich Geiser
Original assignee: Schertler Siegfried
Priority date: 1985-03-08
Filing date: 1986-03-03
Publication date: 1989-04-14
Also published as: GB2172092B; FR2578616B1; GB2172092A; JPH0236835B2; FR2578616A1; DE3508318C1; US4634094A; GB8604388D0; JPS62124365A

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich auf eine Absperrklappe für Rohrleitungen oder Behälter mit einem Gehäuse und einem darin dreh- und schwenkbar gelagerten, klappenformigen Abschlussteil, der mit einem durch das Gehäuse durchgeführten Stellglied drehbar und von Dichtflächen des Gehäuses abhebbar bzw. an diese dichtend anstellbar ist und die Drehachse des Abschlussteiles ausserhalb dessen Ebene liegt, wobei an der Rückseite des Abschlussteiles ein den Rand desselben überragender, an seinem Ende eine im Gehäuse allseitig schwenkbar gelagerte Gelenkkugel tragender Stützschafit vorgesehen ist und in dazu diametraler Anordnung der Abschlussteil mit einer axial verschiebbaren Schaltstange des Stellgliedes über eine Kulisse mit einem, bezogen auf die Achse der Schaltstange schräg verlaufenden Abschnitt und einem darin geführten Zapfen verbunden ist und durch die axiale Verschiebung der Schaltstange der Abschlussteil schwenkbar und an die Dichtfläche des Gehäuses in seine Dichtstellung kippbar ist.

Absperrklappen dieser Art sind aus der deutschen Offenlegungsschrift 27 48 201 bekannt. Sie werden als Drosselventile eingesetzt, für welche es wichtig ist, dass die Drosseleinstellungen einwandfrei wiederholbar sind, d.h. dass ihre Charakteristik tatsächlich eine Kennlinie ist, dass also jeder Stellung eine einwandfrei wiederholt anfahrbare öffnungsweite zukommt, unabhängig davon, ob das Drosselventil aus seiner Schliessstellung oder aus seiner Offenstellung in diese Position gefahren wird. Diese hier angestrebte Charakteristik des Drosselventils wird um so sicherer erhalten, je weniger Lagerspiel zwischen den gegeneinander verstellbaren und gegeneinander bewegbaren Teilen vorhanden ist. Eine wesentliche Aufgabe für den Konstrukteur eines solchen Drosselventiles muss es daher sein, einfach beherrschbare Bewegungsabläufe und ferner möglichst wenig Lagerstellen vorzusehen. Einfach beherrschbare Bewegungsabläufe liegen dann vor, wenn die gegeneinander bewegbaren Teile einwandfrei und mit geringem konstruktivem Aufwand verlässlich abgedichtet werden können.

Wird nun unter Berücksichtigung dieser Forderungen das vorbekannte Drosselventil nach beiden in der deutschen Offenlegungsschrift 27 48 201 geoffenbarten Ausführungsformen betrachtet, so ist festzuhalten, dass diese Forderungen weder bei der einen noch bei der anderen Ausführungsform hinreichend berücksichtigt worden sind. Der Abschlussteil ist zwar schwenk-und kippbar, jedoch werden diese Bewegungsabläufe des Abschlussteiles über mehrfach unterteilte Bauelemente und Kulissenführungen erzielt. Jede konstruktive Unterbrechung und jede Führung bedingt jedoch ein entsprechendes Lagerspiel, und die Summe all dieser Lagerspiele ist die Ursache für jene Ventilcharakteristik, wie sie eben vermieden werden soll, d.h. einer bestimmten Stellung der Betätigungselemente, auf die von aussen eingewirkt wird, entsprechen mindestens zwei Stellungen des Abschlussteiles, je nach dem, von welcher Seite her diese Stellung angefahren wird.

Diese Nachteile zu vermeiden ist Aufgabe der Erfindung, was vorschlagsgemäss dadurch gelingt, dass die Schaltstange ausschliesslich axial verstellbar ist und die Kulisse, bezogen auf die Achse der Schaltstange, zum Drehen des Abschlussteiles zusätzlich einen schraubenflächenförmigen Abschnitt aufweist, der sich über einen Drehwinkel von 90° erstreckt. Da für das Verdrehen und für das seitliche Versetzen des Abschlussteiles ausschliesslich eine einzige Kulissenführung dient, können die konstruktiv bedingten Lagerspiele gering gehalten werden. Darüber hinaus ist noch eine einfache Abdichtung nach aussen hin möglich, und zwar mittels eines Metallbalges, der nicht nur eine sichere Abdichtung gewährleistet, sondern der auch noch als spielfreie und reibungsfreie Verdrehsicherung für die Schaltstange dient. Der hier einsetzbare Metallbalg als Dichtungselement gewährleistet eine hohe Dichtheit während der ganzen Bewegungsphase, für Reinigungszwecke sind diese Metallbälge ausheizbar, sie können in radioaktiven Leitungszonen montiert werden und verhindern eine Gasverschleppung von aussen nach innen oder umgekehrt im Hochvakuum; ferner ist die Abdichtung schmiermittelfrei, auch dies ist ausserordentlich wichtig für Ventile und Klappen, die im Hochvakuum eingesetzt werden. Die fast spielfreie Lagerung erlaubt einwandfrei reproduzierbare Stellungen des Ventils, die nach Skalen oder Stellungsanzeiger direkt anfahrbar sind. Auch ist dadurch vermieden, dass der Abschlussteil bei hohen Gasströmen und Differenzdrücken zu flattern beginnt. Darüber hinaus gewährt diese Art der Lagerung eine hohe Lebensdauer der Armatur, weil diese praktisch spielfreie Lagerung sehr wenig oder gar nicht ausschlägt. Dank der vorgeschlagenen erfindungsgemässen Massnahme ist die auf die Schaltstange eingeleitete Bewegung praktisch totraumfrei auf den Abschlussteil übertragbar, so dass dadurch eine fast ideale Ventilcharakteristik erzielt werden kann. Das Stellglied für die Betätigung des Abschlussteiles besitzt eine einzige Spiralnut und einen von dieser Spiralnut aufgenommenen Zapfen, mit welchen Konstruktionselementen sowohl die Kipp- wie auch die Drehbewegung des Abschlussteiles erwirkt wird. Zwischen diesen beiden Teilen ist ein kleines Spiel einhaltbar und damit eine möglichst spielfreie und druckpunktfreie Übertragung der Bewegungsabläufe. Darüber hinaus liegt eine kompakte, sozusagen servicefreundliche Konstruktion vor.

Es ist möglich, die Kulisse, wie an sich bekannt, am inneren Ende der Schaltstange vorzusehen und den Zapfen an der Rückseite des Abschlussteiles anzuordnen. Es ist aber auch möglich, die Kulisse am Abschlussteil und den Zapfen an der Schaltstange vorzusehen, also eine kinematische Umkehr zu treffen.

Um die Erfindung zu veranschaulichen, wird ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

669 825

Eg. 1 eine Absperrklappe mit geöffnetem Abschlussteil zum Teil im Schnitt;

die Fig. 2 und 3 die Absperrklappe nach Fig. 1 im Querschnitt, jedoch bei eingeschwenktem und bei dichtend geschlossenem Abschlussteil; die Hg. 4 und 5 zeigen in einem gegenüber den anderen Darstellungen vergrösserten Massstab das die Kulisse aufweisende Ende der Schaltstange in zwei um 90° versetzten Ansichten;

die Fig. 6, 7 und 8 zeigen Querschnitte durch die Kulisse gemäss den Schnittlinien VI-VI, VII-VII und VIII-VIII in Fig. 4.

Die Absperrklappe nach den Fîg. 1 bis 3 weist ein Gehäuse 1 auf mit einer Durchgangsbohrung 2, welche sich gegen die eine Flanschseite 3 des Gehäuses 1 hin etwa konisch oder sphärisch veijüngt. In diesem Gehäuse 1 ist nun der Abschlussteil 4 in Form einer relativ dünnwandigen Kreisscheibe verstellbar gelagert. Dieser Abschlussteil 4 besitzt einen genuteten Rand mit einem umfangsgeschlossenen Dichtring 5. Die Stärke S des Abschlussteiles 4 ist im Verhältnis zum Innendurchmesser des Gehäuses 1 sehr klein.

An der Rückseite 7 des Abschlussteiles 4 ist ein Stützschaft 6 angeschweisst, der den Rand des Abschlussteiles 4 seitlich überragt und der an seinem freien Ende eine Gelenkkugel 8 trägt. Dieser Stützschaft 6 liegt hier in einer Durchmesserebene des Abschlussteiles 4, und er schliesst mit der Ebene dieses Abschlussteiles 4 einen spitzen Winkel ein. Die Gelenkkugel 8 ist ihrerseits von einer Gelenkspfanne 9 aufgenommen, die wiederum in einer Ausnehmung 10 des Gehäuses 1 liegt, die von dessen Innenwandung ausgeht.

Diametral zum Stützschaft 6 bzw. zur Gelenkkugel 8 ist an der Rückseite des Abschlussteiles 4 über Laschen 37 ein Zapfen 36 befestigt, der eine am inneren Ende einer Schaltstange 13 vorgesehene Kulisse 35 durchsetzt. Die Anordnung ist so getroffen, dass die gedachte Mittelachse der Schaltstange 13 durch den Mittelpunkt der Gelenkkugel 8 läuft, wobei diese gedachte Linie die Drehachse 29 für den Abschlussteil 4 bildet. Bei geöffneter Absperrklappe (Fig. 1) liegt das innere Ende der Schaltstange 13, welches den Zapfen 36 aufnimmt, nahe der Innenwand des Gehäuses 1. Es ist aus dieser Figur auch ersichtlich, dass bei geöffneter Absperrklappe der Abschlussteil 4 etwas schräg in seinem Gehäuse 1 liegt.

Zur Betätigung der Absperrklappe 4 dient das Stellglied 16. Dieses Stellglied 16 besitzt ein Gehäuse 17 mit einem Zylinder 18 und einem darin verschiebbar gelagerten Kolben 19, der als Hülse ausgebildet ist, in welche das äussere Ende der Schaltstange 13 ragt. Diese Hülse kann einen seitlich abstehenden, radial angeordneten Stift aufweisen, der in einen Ausschnitt im Gehäuse 17 ragt, wobei dieser Ausschnitt als Langloch ausgebildet ist und parallel zur Achse der Schaltstange 13 verläuft, wodurch eine einfache Verdrehsicherung für den Kolben 19 bzw. die Schaltstange 13 erhalten wird. Ein solcher Stift kann auch als Stellungsanzeiger dienen und/oder zur Betätigung von Endschaltern.

Fest mit dem Gehäuse 17 des Stellgliedes 16 ist eine Führungshülse 27 für die Schaltstange 13 angeordnet. An dieser Führungshülse 27 ist ein Metallbalg 20 mit seinem einen Ende dicht befestigt, dessen anderes Ende mit der Rückseite des Kolbens 19 dicht verbunden ist. Die der Beaufschlagung der Kolben-Zylinder-Einheit 18-19 dienende Pneumatik einschliesslich Schaltventil ist durch die Hinweisziffer 28 angedeutet.

Die Schaltstange 13 wird mittels des Kolbens 19 axial verschoben, um den Abschlussteil 4 zu betätigen. Die Schaltstange 13 ist im Stellglied 16 so geführt, dass sie sich bei ihrer Betätigung nur axial bewegt, jedoch nicht verdrehen kann. Die dazu notwendigen konstruktiven Massnahmen sind in der Zeichnung nicht dargestellt, jedoch vorstehend erwähnt worden. Um bei dieser axialen Verschiebung der Schaltstange 13 die notwendige Dreh- und Kippbewegung für den Abschlussteil 4 zu erhalten, besitzt die Schaltstange 13 an ihrem freien Ende die Kulisse 35, die hier im gezeigten Ausfuhrungsbeispiel die Schaltstange 13 zur Gänze durchsetzt. Diese Kulisse 35 verläuft gewunden. Durch die hier gebildete Öffnung ragt der Zapfen 36, der länger ist als der Durchmesser der Schaltstange 13, so dass er diese beidseitig überragt, und die beidseitig vorstehenden Enden sind in den Laschen 37 gehalten, die ihrerseits mit der Rückseite des Abschlussteiles 4 fest verbunden sind.

Die Kulisse 35, die in den Fig. 4 bis 8 in einem gegenüber den anderen Figuren vergrösserten Massstab dargestellt ist, weist über ihre Länge (a + b) einen ersten Teil auf, der nach Art einer Schraubenfläche verläuft. Es handelt sich hier um jenen Teil, der dem freien Stirnende 38 der Schaltstange 13 unmittelbar benachbart ist. Dieser Teil erstreckt sich über den axialen Abschnitt a (Fig. 4). Über diesen axialen Abschnitt a weisen die Erzeugenden dieser Kulisse 35 einen Drehwinkel von 90° auf. Der anschliessende Abschnitt b verläuft gegenüber der Achse 29 der Schaltstange 13 schräg, im gezeigten Ausfuhrungsbeispiel leicht bogenförmig gekrümmt. Eine ebene Keilfläche wäre aber auch verwendbar.

Bei offener Absperrklappe (Fig. 1) liegt der Zapfen 36 in dem der Stirnseite 38 der Schaltstange 13 benachbarten Bereich der Kulisse 35. Wird nun die Schaltstange 13 in das Gehäuse 1 geschoben durch Beaufschlagung des Kolbens 19 über die Leitung 30, so verschiebt sich der Zapfen 36 innerhalb des axialen Abschnittes a der Kulisse 35, wobei sich der Abschlussteil 4 zwangsweise um 90° dreht und in die aus Fig. 2 ersichtliche Stellung gelangt. In Fig. 4 ist die entsprechende Lage des Zapfens 36 eingezeichnet. Wird in der Folge die Schaltstange 13 weiter in das Gehäuse 1 hineingeschoben, so bewegt sich nunmehr der Zapfen 36 im Abschnitt b der Kulisse 35, wobei dadurch der Abschlussteil 4 in seine dichtende Schliessstellung, dargestellt in der Fig. 3, gedrückt wird. Beim Öffnen des Ventils laufen die geschilderten Bewegungen in umgekehrter Reihenfolge ab. Dabei wird der Kolben 19 in der Folge über seine Rückseite beaufschlagt, das ist die dem Gehäuse 1 zugewandte Seite, wobei über die Leitung 31 Druckluft zugeführt und die Leitung 30 entlüftet wird.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel nach den Fig 1 bis 3 ist die Kuüsse 35 am freien Ende der Schaltstange 13, der Zapfen 36 hingegen am Abschlussteil 4 angeordnet. Die Kuüsse 35 kann aber auch am Abschlussteil 4 und der Zapfen 36 an der Schaltstange 13 vorgesehen werden, also eine kinematische Umkehr getroffen werden. Wenn im gezeigten Ausfuhrungsbeispiel die Kulisse 35 die Schaltstange 13 zur Gänze quer durchsetzt und der Zapfen 36 durch diese Öffnung hindurchgefühlt ist, so wäre es durchaus denkbar, die Kulisse 35 als Nut an der Schaltstange 13 auszubilden und in diese Nut einen Zapfen ragen zu lassen, der nur jeweils einseitig mit dem ihm zugeordneten Teil der Absperrklappe verbunden ist. Aus Gründen der Symmetrie wären solche als Kulissen dienende Nuten an diametralen Seiten der Schaltstange 13 vorgesehen.

Zeigt das beschriebene Ausfuhrungsbeispiel, dass der Abschlussteil einen genuteten Rand zur Aufnahme eines umfangsgeschlossenen Dichtringes 5 besitzt, so ist festzuhalten, dass dieser umfangsgeschlossene Dichtring 5 auch in einer entsprechenden Nut im Gehäuse 1 angeordnet sein kann, ohne dass dadurch die Funktion der Einrichtung in irgendeiner Weise beeinträchtigt würde. Das beschriebene Ausfuhrungsbeispiel zeigt ferner, dass die Gelenkkugel 8 und der Zapfen 36 in einer Durchmesserebene des Abschlussteiles 4 liegen. Grundsätzlich ist es möglich, diese Konstruktionsteile bezüglich des Abschlussteiles 4 so anzuordnen, dass sie aussermittig, also in einer Ebene liegen, die zu einer Durchmesserebene parallel ist. Eine solche Anordnung ist aber in der Regel nur für konstruktive Sonderfalle in Betracht zu ziehen, da durch diese Massnahme die Drehachse für den Abschlussteil 4 seitlich versetzt wird, wodurch die vollständige Öffnung des Abschlussteiles 4 innerhalb des Gehäuses beeinträchtigt wird.

In Fig. 1 ist ferner gezeigt, dass die Laschen 37 für den Zap-

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

669 825

4

fen 36 nahe dem Rand des Abschlussteiles 4 liegen. Es ist denkbar, diese Laschen mehr im Mittelbereich des Abschlussteiles anzuordnen, dies vor allem dann, wenn aus irgendwelchen Überlegungen heraus danach getrachtet wird, die Anpresskraft für den Abschlussteil möglichst zentral aufzubringen.

Beim Ausfuhrungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 3 ist die Anordnung so getroffen, dass der Abschlussteil in seine Dichtstellung dadurch gedrängt wird, dass die Schaltstange 13 in das Gehäuse geschoben wird. Es ist nun eine Anordnung denkbar und möglich, bei der die Schaltstange 13 bei offener Absperrklappe (Hg. 1) weiter in das Gehäuse 1 hineinragt, wobei die

Kulisse 35 einen gegenüber der Darstellung in den Fig. 4 und 5 entgegengesetzten Verlauf aufweist. Um den Abschlussteil auf seinen Dichtsitz zu drücken, muss bei dieser Ausfuhrungsform nunmehr die Schaltstange zurückgezogen werden, also aus dem 5 Gehäuse 1 herausgezogen. Auch durch diese Bewegung wird der Abschlussteil auf seinen Dichtsitz gedrückt. Diese Anordnung erscheint jedoch nicht zweckmässig, da bei geöffneter Abschlussklappe die Schaltstange wesentlich weiter in den Durchgangsquerschnitt des Gehäuses 1 hineinragt und somit den freien io Durchlassquerschnitt verengt.

G

2 Blatt Zeichnungen

Claims

669 825

1. Absperrklappe fur Rohrleitungen oder Behälter mit einem Gehäuse (1) und einem darin dreh- und schwenkbar gelagerten, klappenformigen Abschlussteil (4), der mit einem durch das Gehäuse durchgeführten Stellglied drehbar und von Dichtflächen (2) des Gehäuses abhebbar bzw. an diese dichtend anstellbar ist und die Drehachse (29) des Abschlussteils ausserhalb dessen Ebene liegt, wobei an der Rückseite (7) des Abschlussteils (4) ein den Rand desselben überragender, an seinem Ende eine im Gehäuse (1) allseitig schwenkbar gelagerte Gelenkkugel (8) tragender Stützschaft (6) vorgesehen ist und in dazu diametraler Anordnung der Abschlussteil (4) mit einer axial verschiebbaren Schaltstange (13) des Stellgliedes (16) über eine Kulisse (35) mit einem, bezogen auf die Achse der Schaltstange (13) schräg verlaufenden Abschnitt (b) und einem darin geführten Zapfen (36) verbunden ist und durch die axiale Verschiebung der Schaltstange (13) der Abschlussteil (4) schwenkbar und an die Dichtfläche des Gehäuses (1) in seine Dichtstellung kippbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltstange (13) ausschliesslich axial verstellbar ist und die Kulisse (35), bezogen auf die Achse (29) der Schaltstange (13), zum Drehen des Abschlussteils (4) zusätzlich einen schraubenflächenförmigen Abschnitt aufweist, der sich über einen Drehwinkel von 90° erstreckt.

2. Absperrklappe nach Anspruch 1 mit am inneren Ende der Schaltstange angeordneter Kulisse und an der Rückseite des Abschlussteils vorgesehenem Zapfen, dadurch gekennzeichnet, dass die Kulisse (35) die Schaltstange (13) quer durchsetzt und der Zapfen (36) durch die so gebildete Öffnung ragt und mit seinen beiden Enden über ortsfeste Laschen (37) mit dem Abschlussteil (4) verbunden ist.

2

PATENTANSPRÜCHE

3. Absperrklappe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der schräg verlaufende Teil der Kulisse (35) bogenförmig verläuft.