DE1450488A1 - Klappenventil - Google Patents

Description

H5048E

Dr. MEDIGER

Bi -

Be Schreibung

zur
Patent- und Gebrauchsmusterhilfsanmeldung

Klappenventil

Anmelder und

Erfinder: Dr.-Ing. E.G. Binder,

5 Carlton Terrace, Low Fell, Gateshead 9_T England

Priorität: Groß-Britannien Nr.43 493/64 vom 26. Oktober 1964

909809/OUO

H5048-8

Dr.MEDIGER

)±e Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Drosselklappen >der Klappenventile. Drosselklappen dieser Art bestehen allgemein aus irei Hauptteilen, dem Gehäuse, einer Spindel und der Klappe, die letztere mit der Spindel fest verbunden ist. Solche Klappenventile dienen gewöhnlich zur Strömungsregulierung von Flüssigkeiten und Gasen in !ohrleitungen, weniger jedoch für den Abschluss eines Behälters, da is schwierig ist, einen dichten Abschluss zwischen Klappe und Gehäuse erzustelleno Der Grund hierfür .besteht darin, dass die Klappe eine· ge^risse Dicke hat und an ihrem Umfang daher zylindrisch ist. Die lichte Ehrung des Gehäuses ist auch zylindrische Da ein Zylinder innerhalb eines ylinders nicht drehbar ist, so muss, wenn die Klappe drehbar sein soll, ierfür ein gewisser Spielraum gelassen v/erden» Dies ist besonders am in- und Austritt der Spindel in das Gehäuse notwendige Auch muss die pindel lose im Gehäuse siLzen, da sie drehb-ar sein soll. Klappenventile ieser Art können daher nie zum dichten Abschluss gegen Flüssigkeiten der Gase benutzt werden.

m diesen Nachteil zu überbrücken sind Konstruktionen bekannt, bei denen ine Klappe gegen einen Sitz innerhalb des Gehäuses gepresst wird, wobei er Durchmesser des Sitzes kleiner als die lichte Weite der Bohrung ist der man hat den Hand der Klappe elastisch angeordnet und im geschlossene astand des Ventils aufgeweitet, um dadurch in der lichten Uohrung einen jjscjiluss zu erzielen. Die hierzu notwendigen Konatruktionsteile, die eist lose auf der Spindel sitzen, hinderten den freien Durchlauf der lüssigkeit, wenn die Klajjpe sich in der offenen Ventilstellung befand,,

909809/OUO - ² - ^COPY

BAD ORIGINAL

U50488

Dr. MEDlGER

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, einen dichten Abschluss eines Klapp env en tils lediglich unter Verwendung der im Vorstehenden ^; drei Hauptbestandteile, nämlich G-ehäuse mit zylindrischer Bohrung, Spindel und damit fest verbundener IClειρpe, die Innerlulb des Gehäuses drehbar angeordnet ist, zu erzielen.

Die Erfindung; ist dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel gegenüber dem EClappenrand und gegenüber der Kitte der Bohrung des Gehäuses versetzt angeordnet ist. Der A ο st and üer Spindelmitte vom Klapp onr and muss dabei mindestens gleich dem Spindelradius sein. Von besonderem Vorteil ist es, wenn der Abstand der Spindelmitte gleichfalls mindestens gleich dem Spindelradius bemessen wird. Auf diese Weise liegt der Klappenrand oder Klappenumfang, der Lei geschlossenem Ventil den Absc3.:luss bildet, bei offenem Ventil in der Ilitte der J ohrring, das heisst in der Ebene des grössten Durchmessers und benötigt keine Verminderung; des Kl ap ο en durchmessers, um eine Drehbarkeit der Klappe zu erzielen_β

Es ist beka.:.nt, die Spindel eines Klappenventils versetzt zur !,litte der Bohrung und versetzt zur jJbene der Klappe anzuordnen, wobei jedoch diese Versetzung derart ist, dass eine Verrin -crung des Ii el-ten Durchmessers der Bohrung notwendig wurde, um einen Abschluss herzustellen, doh. es musste ein Sitz innerhalb der Bohrung geschaffen werden»

Bei der vorliegenden Erfindung wird der Uiiui>.ng der Klappe nicht durch iie Spindelenden, v;o diese in das Gehäuse einmünden, unterbrochen, sodass keine flüssigkeit um die Spindelenden herumsickern kann. Ausserdem ist ier notwendige Spielraum awisc;. en den Durc! messern der iQaope und der !'olirung derart'verhindert, αείϋα _: e\/ülinliche f.earbeitun;-•s.'.iethoclen und roleru-iisen :.e;:ü en, uia ei"ic·:, dichten Aoschluss su erzielei.·., o^er υ,ειι ka:-?u

909809/0 1 AO BAD

1450486

Dr. MEDlGER

lies durch geringe Elastizität des Klappenrandes oder durch eine" geringe Dlastizität der Wandung des Gehäuses erzielen.

Jas Gehäuse derartiger Klappenventile kann von sehr kurzer Bauart sein, arfordert wenig Saum innerhalb einer Rohrleitung und ragt nicht weit ieraus, \.enn das Ventil an einem behälter angebracht wird» Wenn ein solches Ventil sich in offener Stellung befindet, ragt die Klappe in den behälter hinein, ohne dabei die SiEDmung der Flüssigkeit zu behindern.

Die notwendige Elast.izität, um einen dichten Abschluss derartiger Ventile 3u erzielen ist so gering, dass dies durch Verwendung von Blechmaterial 7ür die I-Ierst ellung der Klappe oder durch .eine Ausbuchtung am Klappen-'and erzielt werden kann. Auch kann dies durch einen Ring am Klappen-•and oder durch einen eingelassenen Ring innerhalb der Bohrung erzielt ■erden.

'orzug'sweise wird der Durchmesser der Klappe so gewählt,, dass bei.gechlossenem Ventil die Klappenebene beinahe parallel zum Flansch des ehäuses, beziehungsweise senkrecht zur Achse der Bohrung steht. In^iesem all ist der Anpressdruck des Klappenrandes gegen die Wandung der Bohrung m höchsten. Eine leichte Elastizität gewährleistet einen ununterbrochenen itz der Klappe, sodass Ventile gernäss der Erfindung für Gase und Jlüssig— exten niedrigster Viskositäten verwendet werden können.

in bevorzugtes Anwendungsgebiet derartiger Ventile liegt bei den ölgeahlten^lektrischen Transformatoren. Die Ventile werden hierbei zwischen . in- und Austritt von Kühlradiatoren an dem Transformatorenkessel oder ι Kühlbatterien zum Abschluss von radiatoren verwendet. Gewöhnliche Lappenventile zum üldichten AbscMuss sind für diesen Zweck in Anbetracht

909809/0U0 _BAD0R|e|NAL

— Iy —

Dr. MEDIGER

der niederen Viskosität (Dünnflüssigkeit) des hierbei verwendeten Isolien Öles unbrauchbar. Die kurze Bauart des Gehäuses ist dabei auch von Vor te: da hierdurch die Radiatoren nicht zu weit vom Kessel abstehen. Die Erfindung bietet den Vorteil, dass sie selbst für Ventile von kleinem lichten Durchlass angewendet werden kann, das heisst für Bohrungen von 7o mim, loo mm, bis zu 15o mm. Es bietet keine besondere Schwierigkeit mit normalen Bearbeitungsmethoden einen dichten ijitz bei Ventilen gröss er en Durchmessers herzustellen. Bei kleinen Durchmessern dagegen waren bisher stet„ besondere Schleifoperationen anzuwenden, um die notwendige geringe Toleranz zu err ei ch en ο

Wird das Ventilgehäuse aus Stall! hergestellt, so kann man es unmittelbar an die Wandung des Transformatorenkessels anschweissen, um eine engere Bauart des Transformators zu erzielen Lind eine Dichtung zu sparen.

Durch die Versetzung der Spindel von der Lutte der Bohrung besteht die Gefahr, dass bei geschlossenem Ventil durch Plussigkeitsdruck auf die Klappe diese sich von selbst öffnet, da der Druck auf den grösseren Teil der Klappenoberfläche ein Drehmoment hervorruft«, Im Rahmen der Erfindung wird dies dadurch verhindert, dass das obere Ende der Spindel mit einem Überwurf versehen ist, der seinerseits mit einer Überwurfmutter in einer beliebigen Stellung festgehalten wird. Da der Überwurf itiit der Spindel ge kuppelt ist, ist damit auch die Klappe festgehalten« Durch diese Konstruli tion wird die Anwendung einer Stopfbuchse, die bei den bisherigen Konstruktionen notwendig war, umgangen und durch einen festen Sitz des Überwurfs in dem Ventilgehäuse ersetzt. Diese Konstruktion ist von besonderen. Y/ert bei Anwendung der Erfindung im Transformatorenbau, da eine Abdichtung gegen das dünnflüssige Transformatorenöl mittels Stopfbüchsen Schwie rigkeiten bereitete= 909809/01 AO

BAD

Ί450488

Dr.MEDIGER

)ie beigefügten Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsformen der ]rf indung.

.ie Abbildungen 1, 2 und 3 zeigen ein Klappenventil mit versetzter pindel in Vorderansicht, Seitenansicht und Aufsicht bei geschlossenem ustand des Ventils.

-bbildung 4 ist ähnlich der Abbildung 3> wobei jedoch der Abschluss des entils bereits erfolgt, · v/enn die Klappe noch nicht senkrecht zur Boh-■ungsachse steht_o

.bbildungen 5 und 6 sind vergrösserte Darstellungen zu Abbildung 4.

Abbildungen Ί, 8 und 9 zeigen elastische Ausbildungen des Klappen-■andes.

bbildungen Io und 11 zeigen elastische Ausbildungen am Sitz der Klappe η der Bohrungswand„

abbildung 12 zeigt ein Ventilgehäuse zum dir-ekten Anschv/eissen an die and eines ölgekühlten Transformatorenkessels.

.bbildungen 13 und 14 zeigen Vorder- und Seitenansicht eines Klappen-'entils mit feststellbarer Klemmvorrichtung der Spindel, bsiehungsweise er Ventilklappe.

.bbildung 15 ist die Seitenansicht des in Abbildung 12 gezeigten Ventils it feststellbarer Spindelo

bbildung 16- ist eine vergrösserte Darstellung einer derartigen Peststel 'orrichtungo

η Hand der Abbildungen ist nachstehend die Konstruktion urd die Wirkungs eise der Erfindung näher erläutert:

9 09809/OUO ^G0PY

⁶ " BAD

U50488

Dr.MEDIGER

ι Abbildungen 1, 2 und 3 ist der Ventilkörper a mit einer darin drehbaren pindel Td versehen und der mit dieser Spindel fest verbundenen Klappe _c 3zeigt. Das Ventil ist dabei' im geschlossenen Zustand gezeigt, wobei die eripherie der Klappe an die Wandung der zylindrischen Bohrung gepresst ird. Hierbei ist die Längsachse _d der Spindel b gegen die Mittellinien _e nd g versetzt angeordenet und ausserdem versetzt gegen die kreisförmige ichtungslinie f_ der Klappe« Diese Dichtungslinie _f liegt innerhalb der andstärke oder am Rand der Klappe _c aber mindestens im Abstand des Radius, er Spindel Id von dessen Hittellinie. Die Dichtungslinie f ist somit eine urchlaufende Linie, die auch nicht durch die Einmündung der Spindel in ,as Ventilgehäuse unterbrochen ist, wie dies bei bisherigen Klappenventile: .er Fall war. Ist der äussere Durchmesser der Klappe grosser als derjenige .er Bohrung, so ist das Ventil bereits geschlossen, bevor die 3bene der !läppe senkrecht zur tlittelachse £ des Ventilgehäuses steht» Diesel- Pall .st in Abbildung 4 gezeigt₀ Die Dichtungslinie f_ iüt in diesem Fall leicht illiptisch, da die Schnittlinie eines kreisförmigen Zylinders durch eine iJbene unter einem Winkel eine Ellipse ist.

,ei der Erfindung ist der Unterschied zwischen der grossen Achse und der deinen Achse dieser Ellipse so klein, dass er durch eine ; erin;e Elastizität des Klappenrandes oder des Gehäuses ausgeglichen werden kann. Dieser [längenunterschied zwischen der grossen und kleinen Achse der Ellipse wird au einem Kleinstmass durch die Versetzung der Spindel gemäss der vorlieger. ien Erfindung.

Dies ist in den Abbildungen 5 und 6 im einzelnen erläuterte In Abbildung ist die Klajpe _c in der ,-:;esc:-lossenen Ventilstellung in vollen Linien gezeigt und in der ofTe^en VGiitilstellun._ in gestrichelten Linien gezeigt,

909809/OUO BADORiaiNAL

- 7 - COPY

^υ Η 5 O 4 8 8

Dr. MEDlGER

Jie Achse d. der Spindel ist da"bei um mindestens dem halten Durchmesser ler Spindel von der Achse £ der ."bohrung versetzt, um einen maximale Wirrung zu erzielen. Der grösste senkrechte Durchmesser der Klappe c_ im geschlossenen Zustand des Ventils von o"ben gesehen liegt im Punkt h-, an .er. Mittellinie _e der Bohrung» ^flenn die Klappe £ in die offene Ventilatellung gedreht wird, wandert der Punkt h-, durch den Punkt hp und dann· :uni Punkt Iw. Dies ist nur möglich v/eil eine gewisse Elastizität zwischen lern Klappenrand und der Bohrung "besteht, da die senkrechte Linie im Punkt i_o innerhalb 'der Bohrung kleiner ist als die in den Punkten h-, und tu, iie letztere unter sich gleich sind und gleich dem maximalen Durchmesser xer Bohrung sindo Der Unterschied zv/ischen den senkrechten Linien in Punkt i_o gegenüber h-, und tu ist die Strecke i , wie in Abbildung 6 gezeigte

•^räre die .Achse der Spindel in der Hit te der Bohrung angeordnet wie bei .en bisherigen Klappenventilen, so wäre der Unterschied ± wesentlich -rösser und es wäre unmöglich, diesen Unterschied durch eine Elastizität ,er Klappe oder der V/andung des Ventilkörpers auszugleichen. Es wäre dies esonders bei Ventilen kleiner Durchmesser unmgölich, weil dann die 'andung in Abbildung 6 nächst der Llittelachse _e steil aufsteigen würde_o )ank der Erfindung können dichte Abschlussventile dieser Art mit lichten 'urchmessern von lediglich 7o mm bis zu loo mm oder 15o mm mittels ge-Ohnlichen Arbeitsmethoden hergestellt vrerden.

'in weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass Klappen verv/endet erden können, deren- äusserer kreisförmiger Durchmesser grosser als der )urc"unesser der Bohrung ist, sodass der dichte Abschluss bereits erfolgt, evor die Klappe senkrecht zur Ventilachse steht. \Iei\n dabei der Winkel k η Abbildung 4 sehr !dein ist, d.h. kein grosser Unterschied der beiden ure.messer bestellt, dan.-; ist der spezifische Anpressdruck en der Be- ~~ ürij"un:;slinie sehr hoch und infolgedessen kann eine vollkommene Abdichtung

■ - S - COPY BAD ORIGINAL

Dr. MEDIGER

- jtf -

mittels metallischer Oberflächen zustandegebracht werden. Beispiele hierfür sind in Abbildungen 7 bis 11 gezeigt»

Abbildung 7 seigt eine Klappe aus Metallblech mit umgebogenem Rand. Die Elastizität des ijlechrandes genügt, um die geringe Differenz i, wie in Abbildung 6 gezeigt, aufzunehmen. Sine andere Ausführung ist in Abbildung 8 gezeigt, bei der der Klappenrand m mit einer Gummieinlage η versehen ist. In Abbildung 9 besteht die Klappe aus einer Platte £ und einem Metallring p_, der durch einen 'Ring £ festgehalten ist. Eine Dichtung r, die aus Gummi oder einem plastischen Material bestehen kann, verhindert,- dass Flüssigkeit oder Gas um den Ring £ durchsickern kann,, Der Hing p_ ist ein geschlossener Ring und nicht etwa wie ein Kolbenring eines Verbrennungsmotors, da er gemäss der Erfindung zwecks Abdichtung lediglich eine Ieich. elliptische Form anzunehmen hat«

Abbildung Io illustriert den Fall, in dem die notwendige Elastizität in die Wandung des Ventils verlegt wird und die Klappe _c steif bleibt. Der Ring _s_ ist durch seine dünne ',fandung am Sitz der Klappe elastisch und wir mittels eines Dichtungsringes t, gegen den Ventilkörper a abgedichtet. Eine ähnliche Anordnung ist in Abbildung 11 gezeigt, in der der Hing u elastisch ist und der mittels eines Ringes ν und zwei Gummiringen w festgehalten und abgedichtet wird₀

Besonders vorteilhaft bewährt sich der Gegenstand der Erfindung im Lau von elektrischen Transformatoren, die mittels OeI oder anderen isolierenden Flüssigkeiten gekühlt werden. In den meisten Fällen reicht die Oberfläche eines Transformatorkessels nicht aus, um die durch die Umformung des elektrischen Stromes freiwerdende Wärme abzuführen. Es \;erden daher Kühlradiatoren an die Kesselwand angeschlossen, durch die das

909809/01 40 BAD ORlGiNAL

Copy

U5Ü488

Dr. MEDIGER

rhitzte OeI zirkuliert und sich abkühlt. Jeder dieser Radiatoren wird ben uncl unten an ein Ventil angeschlossen, damit der Radiator bei dem ransport des Transformators abgenommen werden kann. Klappenventile geäss der vorliegenden Drfindun,; haben den "Vorteil einer gedrungenen Eaurt für Kessel und Radiatoren. Die Anwendung erstreckt sich auch auf geonderte Kühla£jgre.'-:ate für Grosstransi-ormatoren, bei c.enexi an der Kesselandung kein genügender Platz für die notwendigen Radiatoren vorhanden st und die Radiatoren an ein oberes und unteres Sauna el rohr einer Kühlnlage angeschlossen v/erden.

ir beide Z-./ecke ist eine Bauart von Vorteil, v/ie sie in Abbildung 12 ge-3igt ist, bei der der Venti!körper aus 3tal;.l hergestellt ist, der Radia-)rflansch Ί) mittels Schraubverbindung A an das Ventil angeschlossen wird id der Ventilkörper a seilst jedoch direkt mittels Stutzen ii an die iSselvand Ci angesehweisst wird, L's wird dabei nur ein Dichtungsring ■isehen P.adiator;flansch unu Ventilkörper benötigt, was bei der Dünnflüs-

gkeit des Transformatorenöls von Vorteil ist.

liegt im Bereich der vorliegenden Erfindung, dass die Spindel b an eile einer durchgehenden V/elle durch einen unteren Zapfen ersetzt ist,

einen freieren IXirchfluss durch das Ventil im geöffneten Zustand zu zielen.

Abbildung 13 und 14 ist ein Klappenventil in Vorder- und Seitenansicht üeigt, wo.bei· das eine Ende der Spindel mit einer Überwurfkappe _i gekup-It ist, die selbst mittels einer Überwurfmutter m gegen einen Sitz 1 geaast wird. Zur Abdichtung auf dem Sitz 1 ist ein Dichtungsring η eingeht. Durch die Anpressung mittels der Überwurfmutter m wird die Spindel " der damit fest verbundenen Klappe in jeder gewünschten Lage festgehal-^

909809/0 UO

BAD ORIGINAL

- Io -

λλ

H5Ü488

Dr. MEDlGER

"ten, sodass durch Überdruck auf die eine Seite der Klappe diese sich nicht öffnen kann. Eine Betätigung der Klappe ist nur möglich bei Lockerung der Überwurfmutter,, Diese Vorrichtung bietet bei Anwendung des Ventils im Transformatorenbau eine Sicherung gegen unbefugte Handhabung eines Ventils und der damit verbundenen G-efahr, dass bei Abschluss von Radiatoren ein Transformator heisslaufen kann.

Abbildung 15 zeigt ein Ventil mit Feststellvorrichtung zum direkten Anschweissen an die Wandung eines Transformatorenkessels ähnlich Abbildun 12 und in Abbildung·16 ist eine derartige Feststellvorrichtung in vergrössertem Masstab gezeigt.

GOPY

909809/0140

Claims (1)

1. JZ

   Dr-MBD₁OE.

   Patent- bzw» Scliutzanspruclie:

   Klappenventil bestellend aus einer drehbar innerhalb einer kreisförmigen Bohrung des Ventilkörpers angeordneten Spindel mit damit fest verbundener Klappe, wobei die Klappenebene im offenen Zustand des Ventils parallel zur Bohrungsachse und im · geschlossenen Zustand des Ventils senkrecht stumpfwinkelig zur Bohrungsachse steht und die Spindelenden im Ventilkörper gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindelachse mindestens um den halben Spindeldurchmesser gegen den Kreisumfang der Klappenebene und außerdem gegen die Mittelachse der Bohrung, vorzugsweise ebenfalls um mindestens den halben Spindeldurchmesser, versetzt ist.

   Klappenventil gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine kurze Bauart des Vgntilkörpers , wobei im offenen Zustand des Ventils der Klappenkörper aus der Bohrung des Ventils herausragt·

   Klappenventil gemäß den Ansprüchen 1 oder 2, gekennzeichnet durch elastische Ausbildung oder Anordnung des Klappenrandes zwecks Abdichtung gegen die kreisförmige zylindrische Bohrungswand, wobei die Klappe recht- oder stumpfwinkelig zur Bohrungsachse steht, wenn das Ventil geschlossen ist und gegebenenfalls ein geschlossener federnder oder elastischer Metallring am Umfang der Klappe angeordnet ist»

   Klappenventil gemäß den Ansprüchen 1, 2 oder 3i gekennzeichnet durch elastische Ausbildung oder Anordnung der Bohrungswand zwecks Abdichtung gegen den Klappenrand, wenn die Klappe recht- oder stumpfwinkelig zur Bohrungsachse steht.

   BAU ORlQtNAL

   -2-

   909809/0 1

   H5U488

   Dr. MEDlGER

   Klappenventil gemäß Anspruch 4-, gekennzeichnet durch die Anordnung eines Metallringes mit federndem lortsatz innerhalb der Ventilbohrung.

   Klappenventil gemäß Anspruch 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper aus Stahl besteht und eine Seite des Ventils für eine Schraubenverbindung und die andere Seite zur direkten Schweißverbindung ausgebildet ist.

   Klappenventil gemäß Anspruch 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen lichten Bohrungsdurchmesser von wenigstens 70 nun bis zu 100 mm oder 15Ο mm.

   Klappenventil gemäß aller vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende der Spindel mit einem mit der Spindel gekuppelten geschlossenen Überwurf versehen ist, der durch eine Überwurfmutter oder ähnliche Einrichtung gegen eine Dichtungsfläche im Ventilkörper gepresst wird und die Klappe in beliebiger Stellung abdichtet und festhält.

   Klappenventil nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß es zum Ein- oder Anbau in elektrische ölgekühlte Transformatoren, Gleichrichter oder deren Kühlaggregate eingerichtet ist.

   ORIGINAL INSPECTED

   909809/OUO