DE1675507B1 - Klappenventil für Meß- und Regelzwecke - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Klappenventil für Meß-und Regelzwecke, bestehend aus einem Gehäuse mit einem in das Innere desselben vorspringenden, ringwulstförmigen Ventilsitz und aus einer schwenkbaren Klappe.
• Aus dem deutschen Patent 1077 884 ist eine Ventilklappe bekannt, die mit einem kurzen Fortsatz versehen ist, der in die zylindrische Innenfläche des Ventil-Sitzringes hineinragt. Der Fortsatz trägt einen Gummiring, um bei der Schwenkbewegung der Klappe um ihre feste Drehachse in den zylindrischen Ventil-Sitzring hinein ein dichtes Abschließen zu ermöglichen. Auf diese Weise lassen sich aber nur verhältnismäßig kleine Ausschläge der Klappe vor Freigabe des großen Durchflußquerschnittes erzielen.
• Es ist ferner aus dem deutschen Patent 953 386 bekannt, den Klappenkörper und/oder die Innenfläche des Sitzringes als Ringwulstflächen auszubilden. Diese lassen sich aber nur schwierig und unter großem Aufwand mit genügender Genauigkeit bearbeiten.
• Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Klappenventil zu schaffen, dessen Klappe von ihrer Ruhestellung heraus einen größeren Schwenkweg zurücklegt, ohne daß ein merklicher Durchflußquerschnitt freigegeben wird. Erst bei weiterem Ausschwingen der Klappe soll ein wachsender Durchflußquerschnitt freigegeben werden.
• Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, insbesondere zum Zwecke der Durchflußregelung den Öffnungsquerschnitt nach einer bestimmten Funktion in Abhängigkeit vom Ausschlagwinkel in der Weise veränderlich zu gestalten, wie es bei dem bekannten Regelkonus der Fall ist.
• Diese Aufgaben sind erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die wirksame Außenfläche der Klappe als Rotationsfläche mit gerader Achse ausgebildet ist, wobei die Erzeugende dieser Rotationsfläche ein Kreisbogen ist, dessen Radius R gleich ist der Summe des Klappengrößtdurchmessers d und des Abstandes r zwischen Klappenschwenkachse und Klappenaußenfläche.
• Die bei kleinen Ausschlagwinkeln der Klappe zur Auswirkung kommende Abschließwirkung der Klappe wird noch verstärkt, wenn auch die wirksame Innenfläche des wulstförmigen Sitzringes im Gehäuse als Rotationsfläche mit gerader Achse ausgebildet ist, wobei die Erzeugende dieser Rotationsfläche ein Kreisbogen ist, dessen Radius r gleich ist dem Abstand der Klappenaußenfläche von der Klappenschwenkachse.
• In A b b. 1 ist ein Beispiel der Verwirklichung dieses Gedankens dargestellt: Die Klappe 1 dreht sich um die feste Klappenschwenkachse 2 durch den im Gehäuse 3 angebrachten Sitzring 4. Die geometrische Rotationsachse des Sitzringes 4 ist in der Abbildung mit 5 bezeichnet. Die wirksame Außenfläche der Klappe ist als Rotationskörper um die geometrische Achse 6 (die in Ruhestellung mit der Achse 5 zusammenfällt) aus dem Kreisbogen mit dem Radius R gebildet, dessen Mittelpunkt in der festen Klappenschwenkachse 2 liegt.
• A b b. 2 stellt dieselbe Klappe in ausgeschwungener Lage dar. Auch bei dieser Lage ist zwischen Sitzring 4 und Klappe 1 an der höchsten und tiefsten Stelle noch kein Spalt entstanden. An den Seiten der Klappe ist jedoch, wie in A b b. 3 übertrieben dargestellt, schon ein schmaler Spalt s, dessen größte Breite aber je nach dem Verhältnis von r : R nur 1/2. . .1/4 °/o des Klappendurchmessers d beträgt, wenn die Klappe um 5 Winkelgrade aus der Ruhelage ausgeschwungen ist. Auch dieser kleine Spalt s kann noch verschlossen werden, wenn man den Sitzring 4 aus einem gummielastischen Werkstoff ausführt und so bemißt, daß er bei Ruhelage der Klappe einen geringen Druck auf diese ausübt.
• Wegen der von der Flüssigkeit mitgeführten Verunreinigungen ist es oft notwendig, zwischen Klappe und Sitzring bei jeder Klappenstellung einen kleinen Mindestspalt vorzusehen. In diesem Fall wird die Klappe mit etwas kleinerem Außendurchmesser unter sinngemäßer Beibehaltung der übrigen, obenerwähnten Formvorschriften ausgeführt.
• Wenn die Klappe symmetrisch ausgeführt wird, wie in A b b. 1 dargestellt, kann die Klappe auch zur Anzeige eines in umgekehrter Richtung auftretenden Druckgefälles benutzt werden.
• Wenn die Klappe nicht nach beiden Richtungen öffnen soll, sondern nur nach einer Seite, so kann es zweckmäßig sein, im Gehäuse gemäß A b b. 4 noch einen zusätzlichen festen Dichtring 7 aus hartem oder Rummielastischem Werkstoff vorzusehen, gegen den sich die Klappe dichtend anlegt, sobald in der Flüssigkeit ein Druckgefälle in umgekehrter Richtung auftritt. In diesem Fall wirkt dann das Klappenventil auch als Rückschlagklappe.
• Wenn man als Anfangslage der Klappe nicht die Symmetrielage gemäß A b b. 1, sondern eine von dieser Symmetrielage um einen kleinen Winkel abweichende Lage, wie z. B. in A b b. 4 dargestellt, wählt, so vergrößert sich der Winkelbereich, für den der Spalt s sehr klein ist.
• Eine andere Ausführungsform des Erfindungsgedankens ergibt sich, wenn man auf der Ausgangsseite der Klappe eine Scheibe 8 gemäß A b b. 5 vorsieht. Diese Scheibe kann auch exzentrisch zur Klappe liegen und einen wesentlich größeren Durchmesser als der Klappendurchgang haben. Auf diese Weise wird erreicht, daß sich die wirksame Angriffsfläche des Wasserdruckes beim weiteren Ausschwingen der Klappe erheblich vergrößert (wie bei Patent 1077 884). Für Regelzwecke ist es oft erwünscht, daß das Ventil bei seiner Bewegung den Durchgangsquerschnitt zuerst nur langsam, dann zunehmend schneller freigibt.
• Dies läßt sich mit der erfindungsgemäßen Ventilklappe erreichen, wenn man die Klappenaußenfläche als Rotationsfläche mit einem etwas kleineren Radius des Erzeugendenbogens ausführt gemäß A b b. 6 (R' < R = d -I- r) oder mit einer Kurve 9 als Erzeugender gemäß A b b. 7. In beiden Fällen ist die wirksame Außenfläche der Klappe eine Rotationsfläche mit gerader Achse, also leicht auf der Drehbank zu bearbeiten.
• Eine beliebige Regelkurve läßt sich erzielen, wenn man in der wirksamen Außenfläche der Klappe Ausnehmungen 10 nach A b b. 8 vorsieht, die den Durchgangsquerschnitt bei Ausschwingen der Klappe vergrößern, so daß eine beliebige Öffnungsfunktion, abhängig vom Ausschwingwinkel, erzielt wird.
• Die aufgeführten erfindungsgemäßen Klappenformen sind einerseits anwendbar, wenn die Klappe durch die strömende Flüssigkeit bzw. durch das an der Klappe auftretende Druckgefälle bewegt wird und somit der Ausschlagwinkel der Klappe ein Maß für den Durchfluß darstellt, andererseits aber auch, wenn die Klappe zu Steuer- oder Regelzwecken von außen her, z. B. über ihre Drehachse, mechanisch verstellt wird. Im ersten Falle kann sich entweder die Klappenwelle zusammen mit der Klappe oder die Klappe um einen feststehenden Bolzen drehen.
• Damit sich die Klappe bei Änderung des Achsabstandes z. B. durch Verschleiß des Achslagers bei 2 richtig auf die Mitte der Durchgangsöffnung einstellen läßt, ist es unter Umständen zweckmäßig, die Länge des Klappenbefestigungshebels 11 einstellbar zu gestalten. Ebenso ist es unter Umständen zweckmäßig, die Lagerung der Klappe 1 auf ihrer Klappenschwenkachse oder die Befestigung der Klappenschwenkachse im Gehäuse weich zu lagern, z. B. durch Lagerbuchsen aus gummielastischem Werkstoff.

Claims (10)

1. Patentansprüche: 1. Klappenventil für Meß- und Regelzwecke, bestehend aus einem Gehäuse mit einem in das Innere desselben vorspringenden, ringwulstförmigen Ventilsitz und aus einer schwenkbaren Klappe, d adurch gekennzeichnet, daß die wirksame Außenfläche der Klappe (1) als Rotationsfläche mit gerader Achse (6) ausgebildet ist, wobei die Erzeugende dieser Rotationsfläche ein Kreisbogen ist, dessen Radius R gleich ist der Summe des Klappen-Größtdurchmessers d und des Abstandes r zwischen Klappenschwenkachse (2) und Klappenaußenfläche.
2. 2. Klappenventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch die wirksame Innenfläche des wulstförmigen Sitzringes (4) im Gehäuse (3) als Rotationsfläche mit gerader Achse (5) ausgebildet ist, wobei die Erzeugende dieser Rotationsfläche ein Kreisbogen ist, dessen Radius r gleich ist dem Abstand der Klappenaußenfläche von der Klappenschwenkachse.
3. 3. Klappenventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Sitzring-Innenfläche oder/und die Klappen-Außenfläche mit einer gummielastischen Auflage versehen sind.
4. 4. Klappenventil, ähnlich Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius R' der Erzeugenden der Klappen - Rotationsfläche kleiner ist als die Summe des Klappen-Größtdurchmessers d und des Abstandes r zwischen Klappenschwenkachse und Klappenaußenfläche.
5. 5. Klappenventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche der Klappe (1) mit Ausschnitten (10) versehen ist, welche die freie Durchgangsfläche beim Ausschwingen der Klappe vergrößern.
6. 6. Klappenventil nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe (1) in an sich bekannter Weise auf der Zustromseite zusätzlich mit einer Sitzfläche ausgestattet ist, die sich auf einen zusätzlichen Sitzring (7) im Gehäuse (3) derart aufsetzt, daßdieKlappe als Rückschlagklappewirkt.
7. 7. Klappenventil nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe (1) in an sich bekannter Weise auf der Abströmseite mit einer zusätzlichen konzentrischen oder exzentrischen Flächenverbreiterung (8) versehen ist. B.
8. Klappenventil nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die geometrische Achse (2) der Klappenschwenkachse durch den ihr zunächst liegenden Punkt der Klappen-Außenfläche hindurchgeht oder nahe an diesem vorbeigeht, so daß der Radius r der Erzeugenden des Sitzringes (4) gleich Null oder nahezu gleich Null wird.
9. 9. Klappenventil nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe (1) auf ihrem Befestigungshebel (11) verstellbar angeordnet ist.
10. 10. Klappenventil nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe (1) auf dem Hebel (11) oder der Hebel auf der Achse (2) oder die Achslagerbuchsen im Gehäuse (3) unter Einschaltung gummielastischer Zwischenglieder befestigt sind.