DE102015118699A1

DE102015118699A1 - Armatur mit Wartungsöffnung

Info

Publication number: DE102015118699A1
Application number: DE102015118699.3A
Authority: DE
Inventors: Eugen Leno
Original assignee: ADAMS ARMATUREN GmbH
Current assignee: Adams De GmbH
Priority date: 2015-11-02
Filing date: 2015-11-02
Publication date: 2017-05-04
Also published as: EP3371489A1; US20190056031A1; US10883609B2; WO2017076857A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Armatur zum Absperren und/oder Regeln von Stoffströmen für den Einsatz in Druckbereichen über 50 bar mit einem Gehäusekörper (1) und einer Klappenscheibe (6), die von einem außerhalb des Gehäusekörpers (1) liegenden Antrieb über eine Klappenwelle bedienbar ist, wobei der Gehäusekörper (1) mit einer Wartungsöffnung (4) versehen ist, die mittels eines eine Dichtung (11) aufweisenden, selbstdichtenden Deckelverschlusses druckdicht absperrbar ist. Um bei Revisionsarbeiten möglichst große Gegenstände, insbesondere die Klappenscheibe (6), durch die Wartungsöffnung (4) führen zu können, ohne das Gewicht des Gehäusekörpers zu erhöhen, schlägt die Erfindung vor, dass die Wartungsöffnung (4) einen rechteckigen Durchtrittsquerschnitt aufweist. Im Gegensatz zu bekannten kreisrunden Wartungsöffnungen, die in diesem Druckbereich bekannt sind, wird bei einem rechteckigen Durchtrittsquerschnitt eine geringere Fläche für den Durchtrittsquerschnitt und damit ein leichterer Gehäusekörper (1) ermöglicht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Armatur zum Absperren und/oder Regeln von Stoffströmen für den Einsatz in Druckbereichen über 50 bar mit einem Gehäusekörper und einer Klappenscheibe, die von einem außerhalb des Gehäusekörpers liegenden Antrieb über eine Klappenwelle bedienbar ist, wobei der Gehäusekörper mit einer Wartungsöffnung versehen ist, die mittels eines eine Dichtung aufweisenden, selbstdichtenden Deckelverschlusses druckdicht absperrbar ist.
Eine solche Armatur ist beispielsweise aus der DE 43 02 666 A1 bekannt. Hier wird eine Armatur beschrieben, deren Gehäusekörper eine Wartungsöffnung mit kreisrunder Form aufweist. Diese kreisrunde Form für Wartungsöffnungen wird bei selbstdichtenden Hochdruck-Deckelverschlüssen in der Fachwelt für notwendig erachtet, weil in diesem Fall die durch die Druckbeaufschlagung entstehenden Kräfte kreissymmetrisch auf die Wartungsöffnung und deren Verschlusselemente einwirken. Auch die bei wechselnden Temperaturen auftretenden thermischen Spannungen verteilen sich kreissymmetrisch auf den Umfang. Die Auslegung der Wartungsöffnung und deren Verschluss lässt sich daher relativ einfach berechnen.
Ein Nachteil einer kreisrunden Form der Wartungsöffnung besteht darin, dass der Durchmesser der Wartungsöffnung der maximalen eindimensionalen Ausdehnung der Gegenstände, die bei Revisionsarbeiten durch die Wartungsöffnung geführt werden sollen, angepasst werden muss. Daraus folgt, dass die gesamte Fläche der Wartungsöffnung quadratisch mit der maximalen eindimensionalen Ausdehnung dieser Gegenstände wächst. Somit wäre zum Beispiel bei einer kreisrunden Absperrklappe der Durchtrittsquerschnitt einer kreisrunden Wartungsöffnung größer als der Durchtrittsquerschnitt der Armatur. Hierdurch würden der Gehäusekörper der Armatur sowie die Verschlusselemente der Wartungsöffnung außerordentlich groß und schwer werden. Die hierdurch entstehenden Kosten im Hinblick auf Materialaufwand und Logistik sind beträchtlich. Des Weiteren schränken die örtlichen Gegebenheiten im Einsatzgebiet der Armatur diese oft bezüglich ihres Ausmaßes und Gewichtes ein.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, die Armatur dahingehend weiterzubilden, dass sie eine Wartungsöffnung aufweist, deren eindimensionale Ausdehnung möglichst groß ist, ohne die Abmessungen und das Gewicht des Gehäusekörpers wesentlich zu erhöhen.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, dass die Wartungsöffnung einen rechteckigen Durchtrittsquerschnitt aufweist.
Bei einem rechteckigen Durchtrittsquerschnitt steigt die Fläche der Wartungsöffnung nur linear mit der maximalen eindimensionalen Ausdehnung der Gegenstände, die bei Revisionsarbeiten in die Armatur eingebracht oder an der Armatur ausgewechselt werden müssen, da lediglich eine Seitenlänge des Rechteckes dementsprechend angepasst werden muss. Die gesamten Abmessungen und das Gewicht der Armatur können somit in einem akzeptablen Bereich bleiben. Die dabei erforderliche Auslegung der Dichtungskombination lässt sich trotz der Rechteckform durch moderne rechnergestützte Simulationsverfahren ermitteln.
Zweckmäßig ist es, wenn die Länge der Wartungsöffnung quer zur Durchflussrichtung der Armatur mindestens dem Durchmesser der Klappenscheibe der Armatur entspricht, während die Breite der Wartungsöffnung in Durchflussrichtung der Armatur mindestens der Dicke der Klappenscheibe entspricht. Diese Dimensionierung erlaubt es, die Klappenscheibe bei Revisionsarbeiten auszutauschen bzw. für weiterführende Wartungsmaßnahmen aus der Armatur herauszuheben und später wieder einzusetzen. Da die Dicke der Klappenscheibe wesentlich kleiner ist als ihr Durchmesser, ist die benötigte Gesamtfläche der rechteckigen Wartungsöffnung ebenfalls wesentlich kleiner als die einer ausreichend großen kreisförmigen Wartungsöffnung.
Vorzugsweise sind die Ecken der Wartungsöffnung abgerundet. Hierdurch verteilen sich die Kräfte bei Druckbeaufschlagung und die thermische Spannung besser. Auf diese Weise kann die Armatur in einem Temperaturbereich von –196 °C bis 550 °C und einem Druckbereich bis 150 bar eingesetzt werden.
Zweckmäßig ist es auch, wenn die abgerundeten Ecken der Wartungsöffnung die Form eines Kreisbogens mit jeweils dem gleichen Radius aufweisen. Hierdurch behält die Wartungsöffnung trotz der Abrundungen die beiden Symmetrieachsen des Rechtecks. Die Belastungen verteilen sich daher berechenbar gleichmäßig.
Aus Versuchen und Berechnungen hat sich ergeben, dass es besonders vorteilhaft ist, wenn die kreisbogenförmigen Abrundungen der Ecken der Wartungsöffnung mindestens einen Radius haben, der der dreifachen Breite der Dichtung entspricht.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1: Schematisch einen Querschnitt entlang der Achse der Armatur gemäß der Erfindung;
2: Vergrößert das Detail B aus 1;
3: Schematisch eine 3D-Außenansicht des Ausführungsbeispiels;
4: Schematisch eine Explosionszeichnung des Ausführungsbeispiels und des Ausbauvorganges der Klappenscheibe;
5: Schematisch eine Draufsicht auf die Wartungsöffnung während des Ausbauvorgangs der Klappenscheibe
In der Zeichnung ist der Gehäusekörper einer Armatur gemäß der Erfindung mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. Der Gehäusekörper 1 weist zwei Einbauenden 2 und 3 auf, die mit einer nicht dargestellten ankommenden Rohrleitung und einer ebenfalls nicht dargestellten weiterführenden Rohrleitung verbunden, insbesondere verschweißt, werden können. Weiterhin ist der Gehäusekörper mit einer rechteckigen Wartungsöffnung 4 versehen, deren Funktion und Abmessung nachfolgend erläutert wird. Schließlich ist der Gehäusekörper 1 mit einem Flanschanschluss 5 versehen, der zum Anbau einer nicht dargestellten Antriebsvorrichtung für eine im inneren des Gehäusekörpers 1 angeordnete Klappenscheibe 6 dient.
1 zeigt einen Schnitt entlang der Achse der Armatur. Die hier in der Absperrstellung dargestellte Klappenscheibe 6 ist lösbar mit ihrer Antriebsvorrichtung verbunden und kann im Bedarfsfall durch Wartungsöffnung 4 aus- und eingebaut werden. Die Wartungsöffnung 4 ist in 1 mittels eines Verschlussdeckels 7 verschlossen. Der Verschlussdeckel 7 wird mittels einer im Prinzip bekannten, selbstdichtenden Brettschneider-Verschluss-Anordnung in Position gehalten.
In 2 ist der Bereich B aus 1 vergrößert dargestellt und zeigt die Wartungsöffnung 4 und die Brettschneider-Verschluss-Anordnung im Einzelnen. Bei dieser Anordnung wird der Verschlussdeckel 7 mittels Deckelspannschrauben 8, einem Spannring 9 und einem Klemmring 10 gegen eine Dichtung 11 und einen Druckring 12 vorgespannt, um die erforderliche Vorverformung zur Anpassung der Dichtflächen zu erreichen. Bei Druckbeaufschlagung der Armatur wird der Deckelverschluss 7 weiter nach oben gegen die Dichtung 11 gepresst, so dass die gesamte Brettschneider-Verschluss-Anordnung bei steigendem Druck selbstdichtend ist.
3 zeigt schematisch eine 3D-Außenansicht des Gehäusekörpers 1 der Armatur mit montierter Brettschneider-Verschluss-Anordnung an der rechteckigen Wartungsöffnung 4.
4 ist eine Explosionszeichnung der Brettschneider-Verschluss-Anordnung. Des Weiteren ist der Ausbauvorgang der Klappenscheibe 6 aus dem Gehäusekörper 1 schematisch veranschaulicht. Wie in 4 weiterhin zu erkennen ist, sind die Ecken der Wartungsöffnung 4 abgerundet, und zwar an allen Ecken mit dem gleichen Abrundungsradius. Dieser Abrundungsradius hat das dreifache Maß der Breite 11a der Dichtung 11 (vgl. 2) der Brettschneider-Verschluss-Anordnung. Die einzelnen rechteckigen Elemente der Brettschneider-Verschluss-Anordnung sind dementsprechend passend abgerundet. Die Klappenscheibe 6 wird durch den rechteckigen Durchtrittsquerschnitt der Wartungsöffnung 4 geführt.
Dieser Vorgang ist in 5 auch in Draufsicht dargestellt. Die quer zur Durchflussrichtung der Armatur gemessene Länge 4a der Wartungsöffnung 4 ist dem Durchmesser 6a der Klappenscheibe 6 angepasst, d.h. geringfügig größer als dieser, während die in Durchflussrichtung der Armatur gemessene Breite 4b der Wartungsöffnung 4 demgegenüber der Dicke 6b der Klappenscheibe 6 angepasst ist, d.h. geringfügig größer als diese. Insgesamt ergibt sich hierdurch eine Wartungsöffnung 4, deren Abmessung in Durchflussrichtung der Armatur verhältnismäßig klein ist.
Eine kreisrunde Wartungsöffnung müsste demgegenüber einen Durchmesser aufweisen, der mindestens dem Durchmesser der kreisrunden Klappenscheibe entspricht. Hierbei würde sich die Wartungsöffnung in Durchflussrichtung der Armatur wesentlich weiter erstrecken. Dafür müsste man die Dimensionierung des Gehäusekörpers entsprechend vergrößern. Die gesamte Armatur würde somit größer und damit erheblich schwerer ausgelegt werden müssen.
Bezugszeichenliste

1: Gehäusekörper
2: Einbauende
3: Einbauende
4: Wartungsöffnung
4a: Länge der Wartungsöffnung
4b: Breite der Wartungsöffnung
5: Flanschanschluss
6: Klappenscheibe
6a: Durchmesser der Klappenscheibe
6b: Dicke der Klappenscheibe
7: Verschlussdeckel
8: Deckelspannschrauben
9: Spannring
10: Klemmring
11: Dichtung
11a: Breite der Dichtung
12: Druckring

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 4302666 A1 [0002]

Claims

Armatur zum Absperren und/oder Regeln von Stoffströmen für den Einsatz in Druckbereichen über 50 bar mit einem Gehäusekörper (1) und einer Klappenscheibe (6), die von einem außerhalb des Gehäusekörpers liegenden Antrieb über eine Klappenwelle bedienbar ist, wobei der Gehäusekörper (1) mit einer Wartungsöffnung (4) versehen ist, die mittels eines eine Dichtung (11) aufweisenden, selbstdichtenden Deckelverschlusses druckdicht absperrbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wartungsöffnung (6) einen rechteckigen Durchtrittsquerschnitt aufweist.
Armatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (4a) der Wartungsöffnung (4) quer zur Durchflussrichtung der Armatur mindestens dem Durchmesser (6a) der Klappenscheibe (6) entspricht und die Breite (4b) der Wartungsöffnung (4) in Durchflussrichtung der Armatur mindestens der Dicke (6b) der Klappenscheibe (6) entspricht.
Armatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ecken der Wartungsöffnung (4) abgerundet sind.
Armatur nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die abgerundeten Ecken der Wartungsöffnung (4) die Form eines Kreisbogens mit jeweils dem gleichen Radius aufweisen.
Armatur nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die kreisbogenförmigen Abrundungen der Ecken der Wartungsöffnung (4) mindestens einen Radius haben, der der dreifachen Breite (11a) der Dichtung (11) entspricht.