DE10128292A1

DE10128292A1 - Control or shut-off valve has valve plate mounted on shaft in doubly eccentric fashion in casing, valve plate having stepped frustro-conical shape

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Publication number: DE10128292A1
Application number: DE10128292A
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-06-12
Filing date: 2001-06-12
Publication date: 2002-12-19
Anticipated expiration: 2021-06-13
Also published as: DE10128292B4

Abstract

The control or shut-off valve has the valve plate (3.1) mounted on shaft (4) in doubly eccentric fashion in the casing (1). The axial eccentricity (ez) is more than 0.5 times the nominal width of the valve. The radial eccentricity (ey) is ez/(1.5 - 2.25) for valves with a nominal width not more than 400mm and ez/(2.25 - 3) when this is more than 400 mm. The valve plate has a stepped frustro-conical shape whose largest diameter is 1.2 times the nominal width and whose smallest diameter is 0.6 -0.7 times it.

Description

Die Erfindung betrifft ein Stellgerät mit einem quer zur Strömungsrichtung des Fluides im Gehäuse angeordneten Sitzring und einem doppelexzentrisch schwenkbar angeordneten Absperrkörper. Es kann bevorzugt als Stellglied in einem Regelkreis angewendet werden, ist aber auch als Absperrarmatur anwend bar.The invention relates to an actuator with a transverse to the direction of flow Fluid seat ring arranged in the housing and a double eccentric pivoting shut-off device. It can preferably be used as an actuator in a control loop can also be used as a shut-off valve bar.

Armaturen können gemäß ihrem Aufbau und ihrer Funktion prinzipiell in vier Armaturenhaupttypen (Armaturenbauarten) unterschieden werden. Dies sind Ventil, Schieber, Hahn und Klappe. Jedem dieser Haupttypen sind bestimmte Vorteils eigen, haften aber auch Nachteile an.In principle, fittings can be divided into four according to their structure and function Main valve types (valve types) can be differentiated. these are Valve, slide, tap and flap. Each of these main types are specific Own advantage, but also have disadvantages.

Es wird bereits seit langem versucht, Armaturen so weiterzuentwickeln, dass Vorteile unterschiedlicher Armaturenhaupttypen in einer Armatur zusammen fließen. Insbesondere betrifft dies das verschleißarme und präzise Schließen und Öffnen, eine geringe Leckrate, eine schnelle Zustellbewegung des Schließkör pers und damit ein schnelles Schließen bzw. Öffnen sowie einen konstruktiv einfa chen und robusten Aufbau bei einem möglichst breitem Anwendungsgebiet in Bezug auf Nennweiten, Druckbereiche und Medien.It has been trying for a long time to further develop fittings in such a way that Advantages of different main valve types in one valve flow. In particular, this concerns the low-wear and precise closing and Opening, a low leak rate, a fast infeed movement of the closing body pers and thus a quick closing or opening as well as a constructively simple and robust construction with the widest possible field of application in Regarding nominal sizes, pressure ranges and media.

Bekannte Lösungsversuche die überwiegend auf der einfachen und robusten Bauart einer Klappe basieren, scheiterten bezüglich oben genannter Zielstellun gen regelmäßig daran, dass es nicht gelang, auf konstruktiv einfache Weise ein verschleißarmes und präzises Schließen und Öffnen zu realisieren, so dass auch nach längerem Betrieb, d. h. einer Vielzahl von Schließzyklen, eine ausreichende Dichtheit der Armatur gewährleistet ist.Known attempts to solve the problem mainly on the simple and robust Based on the design of a flap, failed with regard to the above-mentioned objective regularly complied that it was not possible to do so in a constructively simple manner low-wear and precise closing and opening, so that too after prolonged operation, d. H. a variety of closing cycles, sufficient Tightness of the valve is guaranteed.

Ziel der Erfindung ist ein Stellgerät, dass sich durch ein breites Anwendungsge biet hinsichtlich Nennweiten, Druckbereiche und Medien sowohl für eine Anwen dung als Absperreinrichtung als auch für eine Anwendung als Stellglied in einem Regelkreis eignet und dabei mit hoher Wirtschaftlichkeit herstellbar ist. Dazu besteht die Aufgabe, ein Stellgerät zu entwickeln, dass einen konstruktiv einfa chen und robusten Aufbau aufweist, ein schnelles, verschleißarmes und präzie ses Schließen und Öffnen ermöglicht, dabei auch nach einer Vielzahl von Schließzyklen noch eine ausreichende Dichtheit gewährleistet, auch nach länge rer Verweilzeit im geschlossenen Zustand ruckfrei geöffnet werden kann und schließlich einen ungehinderten Durchfluß des fluiden Mediums im geöffneten Zustand gestattet. The aim of the invention is an actuator that is characterized by a wide application area offers with regard to nominal sizes, pressure ranges and media for both an application tion as a shut-off device as well as for use as an actuator in one Control loop is suitable and can be produced with high efficiency. To the task is to develop an actuator that is structurally simple Chen and robust construction, a fast, low-wear and precision ses closing and opening, even after a variety of Closing cycles still ensure adequate tightness, even after length rer dwell time can be opened smoothly in the closed state and finally an unimpeded flow of the fluid medium in the open Condition allowed.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Stellglied dem Patentanspruch gemäß gelöst.According to the invention, this object is achieved by an actuator solved according to.

Das erfindungsgemäße Stellgerät (MAGWENWALVE) besteht aus einem Gehäu se, in dem quer zur Strömungsrichtung des Fluides ein Sitzring angeordnet ist, und einem innerhalb des Gehäuses doppelexzentrisch schwenkbar angeordne tem Absperrkörper. Der Absperrkörper besteht aus einem die Absperrung bewir kenden, bevorzugt runden Schließteller und zwei den Schließteller tragenden, seitlich an diesen angeordneten Stützen. Die Stützen sind mit einer zweigeteilten Welle doppelexzentrisch im Gehäuse gelagert. Dabei verläuft eine Exzentrizität e_z in Richtung des Fluidstromes, d. h. der Längsachse des Stellgerä tes, und die zweite Exzentrizität e_y senkrecht zur Längsachse des Stellgerätes. Die Exzentrizität e_z hat eine Größe vom mindestens dem 0,5fachen der Nennwei te des Stellgerätes. Dadurch wird erreicht, dass in Wirkverbindung mit den seitlich am Schließteller angeordneten Stützen bei vollständiger Öffnung des Stellgerätes (Öffnungswinkel 90 Grad) der Absperrkörper vollständig den Strömungsquer schnitt freigibt und das Stellgerät molchbar ist.The actuator according to the invention (MAGWENWALVE) consists of a housing, in which a seat ring is arranged transversely to the direction of flow of the fluid, and a shut-off element which is arranged in the housing in a double eccentric manner. The shut-off body consists of a locking effect effecting, preferably round locking plate and two supporting the locking plate, laterally arranged on these supports. The supports are double-eccentrically mounted in the housing with a two-part shaft. An eccentricity e _z in the direction of the fluid flow, ie the longitudinal axis of the actuator, and the second eccentricity e _y perpendicular to the longitudinal axis of the actuator. The eccentricity e _z is at least 0.5 times the nominal width of the actuator. It is thereby achieved that in operative connection with the supports arranged on the side of the locking plate when the actuator is fully open (opening angle 90 degrees), the shut-off body completely releases the flow cross section and the actuator is piggable.

Die Größe der Exzentrizität e_y bestimmt sich für Stellgeräte bis zu einer Nennwei te von 400 Millimetern nach der Gleichung e_y = e_z/(1,5 bis 2,25), für Stellgeräte mit einer Nennweite größer 400 Millimeter nach der Gleichung e_y = e_z/(2,25 bis 3). Der bevorzugt runde Schließteller weist in seinem Außenbereich einen in Wirkverbindung mit dem im Gehäuse angeordneten Sitzring die Dichtung des Stellgerätes bewirkenden, eine kreiskegelstumpfähnliche Form aufweisenden Bereich auf. Dieser Bereich unterscheidet sich von der Form eines Kreiskegel stumpfes insbesondere dadurch, dass er konvex gekrümmt ist, d. h. die Grund fläche des Kegelstumpfes nicht wie beim Kegelstumpf durch Geraden mit dem gedachten Scheitel verbunden ist, sondern durch konvex gekrümmte Linien. Der kreiskegelstumpfähnliche Bereich weist eine Höhe h von ca. dem 0,1fachen der Nennweite des Stellgliedes auf. Bei Stellgeräten, die für niedrige bis mittlere Drücke bemessen sind, ist die Höhe h des kreiskegelstumpfähnlichen Bereiches gleich der Dicke des Schließtellers. Bei Steilgeräten, die für höhere Drücke bemessen sind, kann der Schließteller erheblich Dicker als die Höhe h des kreis kegelstumpfähnlichen Bereiches ausgelegt sein.The size of the eccentricity e _{y is} determined for actuators up to a nominal width of 400 millimeters according to the equation e _y = e _z / (1.5 to 2.25), for actuators with a nominal diameter greater than 400 millimeters according to the equation e _y = e _z / (2.25 to 3). The preferably round closing plate has in its outer region an area which, in operative connection with the seat ring arranged in the housing, seals the actuating device and has a frustoconical shape. This area differs from the shape of a circular truncated cone in particular in that it is convexly curved, ie the base surface of the truncated cone is not connected by straight lines to the imaginary apex as in the truncated cone, but by convexly curved lines. The truncated cone-like area has a height h of approximately 0.1 times the nominal width of the actuator. For actuators designed for low to medium pressures, the height h of the truncated cone-like area is equal to the thickness of the locking plate. In the case of steep devices that are dimensioned for higher pressures, the locking plate can be designed to be considerably thicker than the height h of the area frustoconical.

Der kreiskegelstumpfähnliche Bereich ist darüberhinaus so gestaltet, dass er einem schiefen Kreiskegelstumpf ähnelt. Parallele Schnitte in der Höhe h durch den kreiskegelstumpfähnlichen Bereich sind Kreisflächen. Der Durchmesser dieser Kreisflächen verringert sich ausgehend vom Ausgangsdurchmesser D₀, der ca. dem 1,2fachen der Nennweite des Stellgliedes entspricht, stetig nichtline ar als Funktion der Höhe h bis zum Enddurchmesser D₁, der dem 0,6 bis 0,7fachen des Ausgangsdurchmessers D₀ entspricht. Die Nichtlinearität der Abnahme des Durchmessers des Kreisflächen als Funktion der Höhe h führt zur konvexen Form der die Dichtfläche bildenden Mantelfläche des kreiskegel stumpfähnlichen Bereiches. Der größte Kreis mit dem Ausgangsdurchmesser D₀ ist in Richtung der Exzentrizität e_z, d. h. in Richtung der Lagerung der Stützen im Gehäuse, angeordnet.The truncated cone-like area is also designed to resemble an oblique truncated cone. Parallel cuts at the height h through the area of a truncated cone are circular areas. Starting from the initial diameter D ₀ , which corresponds to approximately 1.2 times the nominal diameter of the actuator, the diameter of these circular areas decreases continuously non-linearly as a function of the height h up to the final diameter D ₁ , which is 0.6 to 0.7 times the initial diameter D corresponds to ₀ . The non-linearity of the decrease in the diameter of the circular area as a function of the height h leads to the convex shape of the lateral surface forming the sealing surface of the circular cone-like area. The largest circle with the starting diameter D ₀ is arranged in the direction of the eccentricity e _z , ie in the direction of the support of the supports in the housing.

Die Mittelpunkte der parallelen Schnittkreise liegen auf einer bevorzugt flachen Hyperbel, die die Längsachse des Stellgerätes im Bereich einer Schnittfläche des kegelstumpfähnlichen Bereiches mit einem Durchmesser von ca. 0,8 D₀ schnei det und in Richtung der Exzentrizität e_z oberhalb der Längsachse des Stellgerä tes und in entgegengesetzter Richtung unterhalb der Längsachse des Stellgerä tes verläuft.The centers of the parallel intersecting circles lie on a preferably flat hyperbola, which cuts the longitudinal axis of the actuating device in the area of a sectional area of the frustoconical area with a diameter of approximately 0.8 D ₀ and in the direction of the eccentricity e _z above the longitudinal axis of the actuating device and runs in the opposite direction below the longitudinal axis of the actuator.

Günstigerweise verläuft die Hyperbel darüber hinaus in einem Winkel ±α zwischen 1 und 5 Grad zu einer gedachten senkrechten Ebene, die die Längsach se des Stellgerätes schneidet.The hyperbola also advantageously extends at an angle ± α between 1 and 5 degrees to an imaginary vertical plane that the longitudinal axis se of the actuator.

Das erfindungsgemäße Stellgerät zeichnet sich dadurch aus, dass aufgrund der doppelexzentrischen Anordnung des Absperrkörpers und der besonderen, vorstehend beschriebenen Raumform des die Dichtfläche des Schließtellers bildenden kegelstumpfähnlichen Bereiches sich beim Schließen des Stallgerätes die Dichtfläche des Schließtellers nahezu senkrecht gegen den im Gehäuse angeordneten Sitzring bewegt und auf diesem linienförmig dichtend zum Anliegen kommt. Ebenso hebt sie beim Öffnen des Stellgerätes nahezu senkrecht vom Sitzring ab. Das Stellgerät schließt und öffnet damit ähnlich einem Ventil. Hieraus resultieren weitere Vorteile des Stellgerätes, wie Verschleißarmut der dichtenden Elemente beim Schließen bzw. Öffnen und ruckfreies Bewegen des Absperrkör pers auch nach längerer Verweilzeit im geschlossenen Zustand.The control device according to the invention is characterized in that due to the double eccentric arrangement of the shut-off body and the special, spatial form of the sealing surface of the locking plate described above forming the frustoconical area when closing the stable equipment the sealing surface of the locking plate is almost perpendicular to that in the housing Arranged seat ring moves and sealing against it in a linear shape comes. It also lifts almost vertically when the actuator is opened Seat ring off. The actuator closes and opens like a valve. From this result in further advantages of the actuator, such as low wear of the sealing Elements when closing or opening and smooth movement of the shut-off body pers even after a longer period of time in the closed state.

Die Erfindung soll anhand der nachfolgenden Zeichnungen präziser veranschau licht werden. Die Zeichnungen zeigen inThe invention is intended to illustrate more precisely with reference to the following drawings become light. The drawings show in

Fig. 1 den Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Stellgerätes im geschlosse nen Zustand und in Fig. 1 shows the longitudinal section of an actuator according to the invention in the closed state and in

Fig. 2 den Teilschnitt eines geöffneten erfindungsgemäßen Stellgerätes. Fig. 2 shows the partial section of an open actuator according to the invention.

Claims

Actuator (MAGWENWALVE) with a seat ring ( 2 ) arranged transversely to the flow direction of the fluid in a housing ( 1 ) and a swiveling shut-off body ( 3 ) which consists of a striker ( 3.1 ) and two supports ( 3.2 ) supporting the striker ( 3.1 ) consists of double-eccentric bearings in the housing ( 1 ) of the actuator by means of a two-part shaft ( 4 ), the eccentricity (e _z ) pointing in the direction of flow of the actuator being greater than 0.5 of the nominal size of the actuator and the size of the axis perpendicular to the flow Directional eccentricity (e _y ) for actuators with a nominal size less than or equal to 400 millimeters according to the equation e _y = e _z / (1.5 to 2.25) and for actuators with a nominal size greater than 400 millimeters according to the equation e _y = e _z / (2.25 to 3) and the region ( 3.3 ) of the closing plate ( 3.1 ) which determines the seal of the actuating device has a frustoconical shape like this that parallel cuts through the frustoconical area ( 3.3 ) of the closing plate ( 3.1 ) are circles, the diameter of which is based on an initial diameter (D ₀ ), which corresponds to approximately 1.2 times the nominal width of the actuator, up to a final diameter (D ₁ ) with a size of 0.6 to 0.7 of the initial diameter (D ₀ ) decreases so non-linearly depending on the height (h) of the truncated cone-like area ( 3.3 ) that the outer surface of the circular truncated cone-like area acting as a sealing surface ( 3.3 ) of the closing plate ( 3.1 ) is convexly curved in the direction of the height (h) of the region of the truncated cone ( 3.3 ) and the centers of the parallel cuts through the region of the region of a truncated cone ( 3.3 ) lie on a hyperbola ( 5 ) which defines the longitudinal axis of the actuator in the Area of a cut surface of the frustoconical area with a diameter of approximately 0.8 D ₀ and in the direction of the Ex Centricity e _{z runs} above half the longitudinal axis of the actuator and in the opposite direction below half the longitudinal axis of the actuator.