CH672668A5 - - Google Patents

Description

BESCHREIBUNG Die Erfindung bezieht sich auf eine Absperrklappe für Rohrleitungen oder Behälter mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.

Absperrklappen dieser Bauart sind bekannt (deutsche Offenlegungsschrift 2 748 201). Diese Absperrklappen, in der Bauart eines sogenannten Butterfly-Ventils, sind aufgrund ihrer spezifischen Bauart geeignet, die durch den Abschlussteil von einander zu trennenden Räume auch gegeneinander abzudichten, indem mittels der Stellglieder oder des Stellgliedes der Abschlussteil fest auf die Dichtfläche gepresst wird. Dank der hier in Rede stehenden Konstruktion können diese Absperrklappen geöffnet bzw. geschlossen werden unabhängig davon, ob zwischen den durch den Abschlussteil getrennten Räumen ein Differenzdruck herrscht oder nicht und auch unabhängig davon, von welcher Richtung her am Abschlussteil eventuell ein solcher Differenzdruck ansteht. Allerdings bewirkt ein solcher, am geschlossenen Abschlussteil anstehender Differenzdruck, dass der über das Stellglied aufgebrachte Schliessdruck entweder ver-grössert oder verkleinert wird, je nach dem, von welcher Seite her dieser Differenzdruck auf den Abschlussteil einwirkt. Im einen Falle wirkt der Differenzdruck auf jene Seite des Abschlussteiles, an welcher der Stützschaft befestigt ist und an welcher das Stellglied angelenkt ist. In diesem Falle wird der Schliessdruck durch den wirkenden Differenzdruck verstärkt. Im anderen Falle wirkt der Differenzdruck auf die entgegengesetzte Seite des Abschlussteiles ein und versucht diesen von der Dichtfläche abzuheben. Der Schliessdruck wird dadurch verringert, die Dichtheit der geschlossenen Absperrklappe unter Umständen beeinträchtigt, wenn nicht gar aufgehoben. Absperrklappen dieser Bauart tragen eine Dichtleiste aus plastomerem oder elastomerem Material, so dass der Schliessdruck nicht allzu hoch eingestellt werden kann, mit der Folge, dass sich Änderungen des Schliess-druckes nicht unerheblich auf die Dichtheit einwirken.

Hier setzen nun die Überlegungen ein, die der Erfindung zugrundeliegen und die darauf abzielen, die Konstruktion so zu gestalten, dass der über das Stellglied aufgebrachte Schliessdruck stets verstärkt wird, falls am Abschlussteil ein Differenzdruck ansteht, und zwar unabhängig von welcher Seite her dieser Differenzdruck auf den Abschlussteil einwirkt, so dass die Dichtheit der Absperrklappe von der Wirkrichtung des Differenzdruckes abhängig ist.

Werden unter Berücksichtigung dieser Überlegungen bekannte Konstruktionen von Absperrorganen geprüft, so ist einmal festzuhalten, dass im Zusammenhang mit Absperrorganen ganz allgemein diese Aufgabe bekannt ist. Diese Aufgabe ist geschildert in der deutschen Auslegeschrift 2 528 043, hier allerdings im Zusammenhang mit einem Schieber, der gegenüber einer Absperrklappe in der Bauart eines sogenannten Butterfly-Ventils doch von ganz anderen konstruktiven Voraussetzungen ausgeht.

Eine Absperrklappe hingegen zeigt die deutsche Auslegeschrift 1 057 407. Das hier gezeigte, einseitig ebene Stützelement besitzt einen abgerundeten Rand. Der Ventilteller ist bombiert und besitzt einen umgebördelten Rand. Dieser umgebördelte Rand des Ventiltellers umgreift den abgerundeten Rand des Stützelementes. Damit diese Klappe überhaupt die von ihr zu trennenden Räume gegeneinander abdichten kann, muss einseitig ein Überdruck herrschen, der den bombierten Ventilteller an das ebene Stützelement presst, wodurch sein, des Ventiltellers Umfang etwas aufgeweitet wird. Bei dieser Verformung des Ventiltellers rutscht sein innerer Rand am Rand des Stützelementes entlang, muss doch der umgebördelte Rand des Ventiltellers nach aussen gedrückt werden. Der maximal erzielbare Dichtdruck ist abhängig von den Federeigenschaften des Ventiltellers und vor allem aber von der Grösse des anstehenden Differenzdruckes. Über das Stellglied ist der Schliessdruck überhaupt nicht beeinflussbar. Je geringer der anstehende Differenzdruck, umso geringer das Ausmass der Verformung des Dichttellers. Herrscht ein entsprechend starker Differenzdruck am Absperrteil vor, so kann die Klappe überhaupt nicht mehr geöffnet werden. Ein solches Absperrglied ist für qualifizierte Aufgaben nicht verwendbar.

Ein vom Differenzdruck gesteuertes Verschlussorgan ist auch in der US-Patentschrift 3 008 685 gezeigt und beschrieben. Um eine im Gehäuse feststehende Achse ist ein scheibenförmiger, in sich starrer kreisrunder Abschlussteil drehbar gelagert. Einseitig trägt dieser Abschlussteil einen

2

s

10

IS

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

Ventilteller, der über Bolzen in diesem Abschlussteil gehalten ist. Der Ventilteller hat die Form einer Tellerfeder und liegt mit seinem äusseren Rand am äusseren Rand des Abschlussteiles an. Damit dieses Absperrorgan überhaupt betätigt werden kann, muss zwischen dem eigentlichen Absperrorgan und dem Gehäuse ein wenn auch geringes Spiel vorhanden sein. Es ist bei dieser Konstruktion nicht möglich, über das Stellglied, das ist hier eine Achse, einen entsprechend hohen Schliessdruck aufzubringen. Die Dichtqualität ist daher beschränkt. Herrscht nun ein Differenzdruck am geschlossenen Abschlussteil vor, und zwar von der einen Seite, so wird dadurch der Ventilteller etwas flach gedrückt, seine Ränder gleiten auf dem Absperrteil und dadurch wird der Durchmesser des Ventiltellers etwas vergrössert und damit die notwendige Dichtung hergestellt. Dies ist aber nur dann der Fall, wenn der Differenzdruck in der Leitung in der angegebenen Richtung wirkt. Ohne entsprechendem Differenzdruck können die beiden durch den Absperrteil zu trennenden Räume nicht voneinander abgedichtet werden. Würde ferner der Differenzdruck von der anderen Seite her auf den geschlossenen Abschlussteil einwirken, so ist eine Abdichtung überhaupt nicht mehr möglich. Weiterhin ist zu beachten, dass das durch den Differenzdruck entsprechend geschlossene Ventil, sofern der Differenzdruck von der richtigen Richtung her einwirkt, nicht mehr geöffnet werden kann. Aus diesem Grund ist hier eine Nebenschlussleitung mit einem zusätzlichen Ventil vorgesehen, mit welchem der durch den Differenzdruck niedergedrückte Ventilteller sozusagen entlastet werden kann, um das Ventil überhaupt zu öffnen. Diese Konstruktion bedingt einen hohen Aufwand, dennoch wird dadurch nur eine unbefriedigende Lösung erzielt.

Die US-Patentschrift 3 077 332 zeigt auch ein Butterfly-Ventil. Der an sich starre Ventilteller ist um eine ortsfeste Achse drehbar. Der eigentliche Ventilsitz besteht hier aus einem Federstahlring, der zu einem einseitig offenen Hohlprofil verformt ist, wobei dieser Hohlkörper randseitig im Gehäuse eingespannt und so gelagert ist, dass seine offene Seite dorthin gerichtet ist, von wo der anstehende Druck erwartet werden muss. Falls der Schliessdruck unter Einwirkung des anstehenden Differenzdruckes in der in dieser Vorveröffentlichung beschriebenen Weise erhöht wird, so ist auch hier zu beachten, dass dieses unter Druck stehende Ventil nicht mehr geöffnet werden kann. Abgesehen davon tritt die hier beschriebene Wirkung nur dann tatsächlich ein, wenn der Druck von der richtigen Seite her auf den Ventilteller einwirkt. Würde die Druckrichtung umgekehrt, so würde der anstehende Differenzdruck das geschlossene Ventil sogar öffnen, da in diesem Falle der federelastische Hohlkörper, der hier als Dichtsitz bildet, vom Ventilteller abgehoben wird.

Zur Lösung der oben aufgezeigten Aufgabe schlägt die Erfindung jene Massnahmen vor, die Inhalt und Gegenstand des kennzeichnenden Teiles des Patentanspruches 1 sind.

Diese Kombination der an sich zum Teil bekannten Massnahmen führt zu einem auch für den Fachmann überraschenden Erfolg. Bei keiner der vorbekannten Butterfly-Konstruktionen kann nämlich von aussen her der Schliessdruck beeinflusst werden und auch gleichzeitig sichergestellt werden, dass nicht nur das Ventil unter eventuell anstehendem Differenzdruck geöffnet werden kann, sondern auch, dass ein eventuell anstehender Differenzdruck und zwar unabhängig von seiner jeweiligen Wirkrichtung auf den Abschlussteil stets den Schliessdruck erhöht.

Anhand eines Ausführungsbeispieles wird die Erfindung näher erläutert, ohne sie auf das gezeigte Ausführungsbeispiel einzuschränken. Es zeigen:

672 668

Fig. 1 eine Absperrklappe im Querschnitt bei eingeschwenktem Abschlussteil und

Fig. 2 bei dichtend geschlossenem Abschlussteil;

Fig. 3 bei dichtend geschlossenem Abschlussteil und bei Differenzdruckbelastung von links;

Fig. 4 die Ansicht der Absperrklappe nach den Fig. 1 bis 3, jedoch mit geöffnetem Abschlussteil, zum Teil aufgerissen.

Die Absperrklappe nach Art eines Butterfly-Ventils besitzt ein Gehäuse 1 mit einer Durchgangsbohrung 2, welche sich gegen die eine Flanschseite 3 des Gehäuses 1 zur Bildung einer sphärisch geformten Dichtfläche 40 verjüngt. In diesem Gehäuse 1 ist der Abschlussteil 4 verstellbar gelagert.

Dieser Abschlussteil 4 besteht aus einem Stützelement 5 in Form einer starkwandigen Platte. An der Rückseite 7 des plattenartigen Stützelementes 5 ist ein Stützschaft 6 ange-schweisst, 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. Die Gelenkkuppel 8 ist ihrerseits von einer Gelenkpfanne 9 aufgenommen, die wiederum in einer Ausnehmung 10 des Gehäuses 1 liegt, die von dessen Innenwandung ausgeht.

Diametral zum Stützschaft 6 ist an der Rückseite 7 des Stützelementes 5 über einen Lagerbock 11 ein Führungsbolzen 36 angeordnet, dessen Achse parallel zur Ebene des Stützelementes 5 liegt und der eine Kulissenführung 35 quer durchsetzt, wobei diese Kulissenführung 35 an dem in das Gehäuse 1 ragenden Endabschnitt einer Schaltstange 13 vorgesehen ist, die mit einem nicht dargestellten Stellglied verbunden ist. Die Anordnung ist dabei so getroffen, dass die gedachte Mittelachse der Schaltstange 13 durch den Mittelpunkt der Gelenkkugel 8 verläuft, wobei diese gedachte Linie die Drehachse 29 für den Abschlussteil 4 bildet.

Der Abschlussteil 4 weist ausser dem schon erwähnten Stützelement 5 an seiner Vorderseite einen Ventilteller 12 auf. Dieser Ventilteller 12 hat die Form einer flachen Schale mit einem ebenen Boden 14 und einem hochgezogenen Rand 15 nach Art einer Kegelstumpfmantelfläche, an deren Aus-senseite eine Dichtleiste 16, beispielsweise aus plastomerem Material angeordnet ist. Grundsätzlich liegt es im Rahmen der Erfindung, diese Dichtleiste 16 auch an der sphärischen Dichtfläche 40 des Gehäuses 1 vorzusehen. Dieser schalenartige Ventilteller 12 nimmt das Stützelement 5 auf. Der Ventilteller 12 ist im Vergleich zum Stützelement 5 dünnwandig ausgebildet und somit unter der Einwirkung einer gleichen Belastung in erheblich grösserem Umfang elastisch verformbar als das Stützelement 5. Das Stützelement 5 besitzt randseitig einen umlaufenden und gegenüber der Vorderseite des Stützelementes 5 vorspringenden Wulst 17, an welchem der Ventilteller 12 frei anliegt, im übrigen jedoch ist der Ventilteller 12 allseitig um ein geringes Mass von diesem Stützelement 5 distanziert, wie aus den Figuren ersichtlich ist. Die Anordnung ist dabei so getroffen, dass der erwähnte Wulst 17 nahe des Randes des Bodens 14 des Ventiltellers 12 liegt. Mit dem Ventilteller 12 sind hier Bolzen 18 verbunden, die von Bohrungen 19 im Stützelement 5 mit Spiel aufgenommen sind. Muttern 20 sichern die Verbindung zwischen den hier beschriebenen Teilen 5 und 12, die zusammen den Abschlussteil 4 bilden.

Die Schaltstange 13 wird bei der Betätigung der Absperrklappe mit einem hier nicht dargestellten Stellglied axial verschoben. Als Stellglied dient dabei ein motorischer Antrieb oder eine hydraulisch oder pneumatisch betätigbare Kolben-Zylinder-Einheit. Auch eine manuelle Betätigung ist möglich. Dies ist hier jedoch im einzelnen nicht dargestellt, da es die Erfindung nicht unmittelbar betrifft. Die Kulissenführung 3 5 am inneren Ende der Schaltstange 13 besitzt

3

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

672668

einen räumlichen Verlauf in der Weise, dass - ausgehend von der in Fig. 4 gezeigten Offenstellung - beim Hineinschieben der Schaltstange 13 in das Gehäuse 1 der Abschlussteil vorerst in die aus Fig. 1 ersichtliche Stellung geschwenkt und anschliessend in seine aus Fig. 2 ersichtliche Dichtlage gedrückt wird. Dabei wird der Führungsbolzen zuerst um eine zu seiner Längserstreckung rechtwinkelig stehende und zur Drehachse 29 parallele Achse verdreht und anschliessend parallel zu sich selbst verschoben. Die Schaltstange 13 ist dabei gegen Verdrehung gesichert. Dank der Lagerung der Bolzen 18 mit Spiel kann sich dabei der Ventilteller 12 der sphärischen Dichtfläche 40 ohne weiteres und selbsttätig anpassen.

Wird nun die dicht geschlossene Absperrklappe nach Fig. 2 betrachtet, so ist daraus ersichtlich, dass die für den dichten Verschluss notwendige Dichtkraft über die Kulissenführung 35 in Verbindung mit der Schaltstange 13 aufgebracht wird. Wird nun angenommen, dass die geschlossene 1 Absperrklappe nach Fig. 2 mit einem von rechts her wirkenden Differenzdruck belastet ist, so ist aus der erwähnten Figur erkennbar, dass dieser hier anstehende und von rechts einwirkende Druck auf die gesamte Fläche des Ventiltellers 12 versucht, dessen Rand 15 aufzuweiten, wodurch zusätzlich die Dichtleiste an die sphärische Dichtfläche 40 gedrückt wird, die über die Schaltstange 13 aufgebrachte Dichtkraft somit vergrössert wird.

Wirkt der Differenzdruck jedoch auf die geschlossene Absperrklappe von der anderen Seite, also bezogen auf die Zeichnungen von links her, so wird durch die hier am Ventilteller 12 direkt anstehende Kraft der Boden 14 des Ventiltellers 12 aufgrund seiner randseitigen Unterstützung durch den Wulst 17 etwas eingedrückt und in der Weise verformt, wie dies Fig. 3 veranschaulicht. Dadurch wird der Rand 15 des Ventiltellers 12 nach aussen gepresst und damit ebenfalls die Dichtkraft erhöht. Damit sich der Ventilteller 12 bei der s erwähnten Beanspruchung in der gewünschten Weise verformen kann, ist er dünnwandiger ausgebildet als das stabile Stützelement 5 und damit leichter verformbar als dieses.

Wurde vorstehend das Stützelement 5 als plattenförmiger Konstruktionsteil erläutert und beschrieben, so ist zu 10 erwähnen, dass dieses Stützelement 5 auch ringförmig ausgebildet sein kann, wobei dieser Ring entsprechend biegesteif zu dimensionieren ist. Anstelle eines umlaufenden Wulstes 17 können unabhängig von der Ausbildung des Stützelementes 5 als Platte oder Ring randseitig voneinander distan-15 zierte noppen- oder rippenartige Erhöhungen vorgesehen sein. Es ist ferner möglich und liegt im Rahmen der Erfindung, das Stützelement 5 an seiner dem Ventilteller 12 zugewandten Seite über seine gesamte Erstreckung plan auszubilden und diese randseitigen Unterstützungselemente an der 20 Innenseite des Ventiltellers 12 anzuordnen, beispielsweise könnte hier am Rand des Bodens 14 und innerhalb des Randes 15 eine umlaufende Delle eingedrückt sein.

Ferner liegt es im Rahmen der Erfindung, den Abschluss-25 teil 4 an dem in das Gehäuse 1 ragenden Endabschnitt der Schaltstange 13 scharnierartig über einen Hebel anzulenken und die Schaltstange 13 bei ihrer Betätigung nicht nur axial zu verschieben sondern auch um ihre Achse zu drehen. Auch dazu können Kulissenführungen verwendet werden, die 30 dann zweckmässigerweise innerhalb des Stellgliedes angeordnet sind.

B

2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

672 668 PATENTANSPRÜCHE

1. Absperrklappe für Rohrleitungen oder Behälter mit einem Gehäuse (1) und einem darin schwenkbar gelagerten, klappenförmigen Abschlussteil (4), der mit einer durch die Gehäusewand hindurchgeführten Schaltstange (13) von der Dichtfläche (40) des Gehäuses (1) abhebbar bzw. an dieses dichtend anstellbar ist, wobei die Drehachse (19) des Abschlussteiles (4) ausserhalb dessen Ebene liegt, und wobei an der Rückseite des Abschlussteiles (4) ein den Rand desselben überragender, an seinem Ende eine im Gehäuse allseitig schwenkbar gelagerte Gelenkkugel (8) tragender Stützschaft (6) vorgesehen ist und wobei diametral dazu der Abschlussteil (4) mit der verstellbaren Schaltstange (13) verbunden ist und durch die Betätigung der Schaltstange (13) der Abschlussteil (4) schwenkbar und an die Dichtfläche (40) des Gehäuses (1) in seine Dichtstellung kippbar ist, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Massnahmen,

- dass der Abschlussteil (4) ein Stützelement (5) aufweist, das an seiner Rückseite (7) den Stützschaft (6) trägt und das mit der Schaltstange (13) verbunden ist und das an seiner Vorderseite einen Ventilteller (12) trägt,

- dass der Ventilteller (12) einen zum Stützelement (5) gerichteten Rand (15) besitzt, an welchem eine mit der sphärisch geformten Dichtfläche (40) des Gehäuses (1) bei geschlossener Klappe dichtend zusammenwirkende Dichtleiste

(16) angeordnet ist,

- dass der Ventilteller (12) über innerhalb seines Randes ( 15) und nahe des Randes seines Bodens (14) vorgesehenen wulst- und/oder noppen- oder rippenartigen Erhebungen

(17) am Stützelement (5) anliegt,

- dass der Ventilteller (12) im Vergleich zum Stützelement (5) unter der Einwirkung einer gleichen Belastung in grösserem Umfang elastisch verformbar ausgebildet ist als dieses,

- dass der Ventilteller (12) ausser seiner Auflage an den randseitigen Erhebungen (17) vom Stützelement (5) distanziert ist,

- dass am Ventilteller (12) mindestens einZapfen (18) befestigt ist, der eine, seiner Aufnahme dienende Bohrung (19) im Stützelement (5) mit Spiel durchsetzt.

2. Absperrklappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebung zur Anlage des Dichttellers (12) am Stützelement (5) als ein am Stützelement (5) randseitig umlaufender Wulst (17) ausgebildet ist.

3. Absperrklappe nach .Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Ventilteller (12) mehrere Zapfen angeordnet sind, die jeweils nahe den als Auflager für den Ventilteller (12) dienenden Erhebungen (17) an der Vorderseite des Stützelementes (5) liegen.

4. Absperrklappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rand (15) des Ventiltellers (12) nach Art eines Mantels einer Kegelstumpffläche ausgebildet ist.