DE1943985B2 - Abdichtung einer absperr- bzw. regelklappe - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Abdichtung einer Absperr- bzw. Regelklappc mittels eines in einer vorzugsweisen schwalbenschwanzförmig ausgebildeten Nut der Klappe angeordneten O-Rings aus weichem Matctcrial, wobei der wirksame Querschnitt der Nut größer als der Querschnitt des O-Ringes ist und die Nut mit Druckentlastungsbohrungen versehen ist, die von der Nutbasis zur Niederdruckseite der Klappe führen.

Um eine Absperr- oder eine Regelklappe völlig gasdicht auszubilden, stattet man deren Dichtfläche mit einer Weichdichtung aus. Herkömmliche Bauarten sind jedoch oft nur begrenzt einsetzbar. Bei bekannten Konstruktionen wird das Dichtungselement, z. B. ein O-Ring od. dgl., mit Hilfe eines Halteringes an die Klappenscheibe angepreßt, so daß eine zweigeteilte Nut das Dichtungselement aufnimmt. Daraus ergibt sich, daß für die elastische Verformung bei der Abdichtung der Klappe, ferner beim Dehnungsausgleich und beim Auftreten von Temperaturdifferenzeri nur jener Teil des Dichtungselementes für die Dichtungsfunktion herangezogen werden kann, der aus der Nut hervorragt. Dies erfordert eine sehr genaue Einstellung der Klappe, die am Einbauort meist nicht möglich ist. sowie hohe Losbrechdrehmomente zum öffnen der Klappe aus der Schließstellung. Eine starke Abnützung des Dichtungs- s.s clementes ist die Folge.

Von der Klappenfunk'ion her gesehen, soll das Dichtungselement möglichst weich sein, um die erwähnten Schwierigkeiten zu beheben. Ein weiches Dichtungselement war aber bisher auf einfache Weise <■*> nur für geringe Differenzdrücke verwendbar, weil es beim Öffnungsvorgang nicht in seiner Halterung bleibt, sondern durch den Druck daraus entfernt wird.

Die Möglichkeit, auch höhere Differenzdrücke gasdicht abzuschließen, erhält man gegebenenfalls '>·> dadurch, daß man härtere oder armierte Werkstoffe für das Dichtungselement verwendet. Diese erfordern aber nicht nur noch höhere Losbrechdrehmomente, sondern wirken sich auch ungünstig auf die Klappenfunktion aus, da diese einen großen Sprung in der öffnungschuraktelistik erhält.

Es sind ferner bereits Konstruktionen bekannt, die wohl höhere Differenzdrücke gasdicht bei geringen Losbrechdrehmomenten abschließen, die aber einen sehr hohen konstruktiven Aufwand, z. B. wegen der Notwendigkeit einer HilfsSteuerung für das Dichtungselement im Schließzustand erfordern.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, eine Abdichtung der genannten Art zu schaffen, die nicht nur eine wirtschaftlich günstige Lösung für die betrieblichen Erfordernisse bietet, sondern auch eine einfache und im geringerem Maße störanfällige Konstruktion bildet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an der Nutbasis eine die Entlastungsbohrungen verbindende Entlastungsnut vorgesehen ist, deren Breite größer als die Abrißhöhe des O-Ringes zwischen der Klappenscheibe und dem Klappensitz ist. Dabei hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, die Entlastungsnuten am Rande der Nutbasis anzuordnen und die Entlastungsbohrungen im Abstand von der Nutbasis in die Entlastungsnuten münden zu lassen. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Erfindungsvorschlages läßt sich der Klappensitz kegelstumpfförmig bzw. konvex ausbilden, wobei gegebenenfalls zu beiden Seiten des Klappensitzes Eingleitschrägen oder -rundungen vorge sehen sind.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Abdichtung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine Schnittansicht einer Absperrklappe,

Fig.2 in größerem Maßstab eine Tcilschnittansicht der Absperrklappe in Schließstellung.

F i g. 3 eine der F i g. 2 entsprechende Ansicht, aus der das Losreißen der Absperrklappe vom Klappensit/ ersichtlich ist,

Fig.4 eine Detailansicht der Absperrklappe im Schnitt außerhalb des Klappensitzes.

Die in Fig. 1 gezeigte Klappe K ist mit einer Weichdichtung in Form eines O-Ringes versehen und exzentrisch gelagert, um den O-Ring an der Klappenwelle W vorbeiführen zu können. Der Klappensitz S ist kegelstumpfförmig oder konvex, jedenfalls nicht konkav ausgebildet, wie es der Anordnung der Drehachse entsprechen würde, damit der O-Ring allmählich auf seine maximale Pressung gebracht werden kann. Der Klappensitz weist an beiden Seiten Eingleitschrägen E oder Rundungen auf, bzw. kann der Sitz so gestaltet sein, daß er in Verbindung mit der kreisförmigen Bewegung des Klappenscheibenumfanges ein leichtes Eingleiten des O-Ringes ermöglicht. Hierdurch baut sich auch das Losbrechdrehmoment beim öffnen der Klappe kontinuierlich und nicht plötzlich ab, so daß ein steiler Sprung in der Öffnungscharakteristik vermieden ist.

Als Material für den Klappensitz 5 kommer vorwiegend rostfreie Werkstoffe in Betracht, um eine Beschädigung des O-Ringes zu vermeiden. Um die Reibung im Bereich der Schließstellung gering zi halten, bietet sich auch eine Beschichtung mil Kunststoffen, z.B. mit PVC, PTFE u.dgl. an. Ebensc bietet sich Galvanisieren der Oberfläche, z. B. Hartverchromen, Verkadmen etc. an.

Der O-Ring O ist wie erwähnt in einer Nut Λ gehalten, die schwalbenschwanzförmig ausgebildet ist Wenn sich die Klappenscheibe K nicht in ihrei Schließstellung befindet, liegt der O-Ring lose ver

schiebbar in dieser Nul (Fig.4). Kino gleichmäßige Pressung in Schließstellung am gesamten Umfang der Klappenscheibe ergibt sich somit von selbst, weil sich der O-Ring der Nut entsprechend anpassen kann (Fig. 2). Ist die Klappenscheibe in Schließstellung, so fühl auch dann der O-Ring die Nut N noch nicht vollkommen aus, d. h. der Querschnitt des O-Ringes ist geringer als der Querschnitt der Nut. Aufgrund dieser Maßnahme bleibt die Elastizität des Ringes in seinem gesamten Querschnitt erhalten, die dieser zur Ausübung L-iner einwandfreien Dichlungsfunktion unbedingt erfordert.

Um nun den O-Ring auch beim öffnen (Fig. 3) in seiner Nut Nfestzuhalten, ist in an sich bekannter Weise eine Druckentlastung vorgesehen. Die O-Ringnut N ist zu diesem Zweck an ihrer Basis mil einer Entlast jngsringnut R\ versehen, die durch eine Anzahl von Bohrungen B\ mit der Niederdruckseite der Klappe verbunden ist. Für die Ausbildung der Absperr- bzw. Regelklappe ist es von besonderer Bedeutung, daß diese Nut R\ nicht von zwei voneinander unabhängigen Teilen gebildet wird. d. h., daß die Klappenscheibe K im Bereich der O-Ringnut A/und R, zweigeteilt ist. Ferner kann im Bedarfsfall und ohne irgendwelche Nachteile eine Druckdifferenz mit wechselnder Richtung zugelassen werden, sofern eine zweite gleichartige Entlastungsringnut /?? mit Bohrungen B₂ vorgesehen wird.

Die Absperr- und Regelklappe wirkt wie folgt: Solange die Stellung der Klappenscheibe K derart ist, daß sich der O-Ring O gänzlich innerhalb des Klappensilzes S befindet (Fig.2), kann er auch bei Fehlen einer Entlastungsnut trotz hoher Differenzdrükke nicht aus seiner Nut Ngezogen werden. Sobald aber die Klappenscheibe beim öffnen mit dem O-Ring den Sitz S verläßt, würde der O-Ring bei hohem Differenzdruck durch den immer größer werdenden Spalt aus seiner Nut in den Niederdruckraum der Klappe gepreßt werden. Daran ändert auch die schwalbenschwanzförmige Ausbildung der O-Ringnut prinzipiell nichts, weil sie lediglich zur Aufnahme dynamischer Kräfte dient. Die Entlastungsringnut R halt den O-Ring aber beim Öffnen in seiner Nut Nund zwar dadurch, daß die Ringnutbreite b größer ist als. die sogenannte »Abrißhöhe« h des O-Ringes zwischen der Klappenscheibe K und dem Klappensitz S. Die Kraft, die den O-Ring nun in eine Spalte drückt, ist gleich dem Produkt aus Spaltfläche und Differenzdruck. Da die Durchmesser der beiden Nuten N außen und R praktisch als gleich angenommen werden können, ist also, wenn die Ringnutbreite b größer als die Abrilihöhe h ist. die Kraft, die den O-Ring Oin die Ringnut R preßt, größer als jene, die ihn in den Spalt mit der Höhe Λ ziehen würde.

Der O-Ring wird aus Gründen der dynamischen Beanspruchung mit einer Vorspannung in Umlangsrichtung eingebaut. Wie erwähnt, wird der O-Ring nicht durch einen gesonderten Hallering oder durch Haltesegmente festgehalten. Der Austausch des O-Ringcs ist leicht und einfach auszuführen und vor allern ohne an der Klappeneinstellung in der Dichizone etwas verändern zu müssen, möglich. Dank der exzentrischen Lagerung der Klappe genügt es, zwecks Ausbaues des O-Ringes, die Klappe um 180° zu schwenken, und den O-Ring mit einem spitzen Gegenstand an einem Punkt aus der Nut N zu heben und ihn sodann am ganzen Umfang aus der Nut herauszuziehen. Auf die gleiche Weise wird ein neuer O-Ring eingelegt. Da der Spalt zwischen Klappenscheibe K und dem Klappengehäuse größer ist als der O-Ringdurchmesser ist das Einlegen an jedem Punkt des Umfanges möglich.

Durch diese Abdichtung für Absperr- und Regelklappen ist eu mögich, hohe Differenzdrückc gasdicht abzuschließen. Das erforderliche Losbrechdrehmomeni ist wegen der elastischen Weichheit des O-Ringes gering. Der konstruktive Aufwand ist, gemessen an den hohen Anforderungen, ebenfalls gering, und es ist nicht zuletzt von Vorteil, daß ein handelsüblicher O-Ring als Dichtungselement Verwendung finden kann.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Abdichtung einer Abspcrr- b/w Regelklappe mittels eines in einer vorzugsweise schwalbenschwan/förmig ausgebildeten Nut der Klappe angeordneten O-Ringes aus weichem Material, wobei der wirksame Querschnitt der Nut größer als der Querschnitt des O-Ringcs ist und die Nut mit Druekentlastungs-Bohrungen versehen ist, die von der Nutbasis zur Niederdruckseite der Klappe führen, dadurch gekennzeichnet, daß an der Nutbasis eine die Entlasiungsbohrungen (B,, B ₃) verbindende Entlastungsnut (R _}, R ₂) vorgesehen ist, deren B>-c\\c (b) größer als die Abrißhöhe (h) des O-Ringes zwischen der Klappenscheibe 'KJ und dem Klappensitz (S)h\ (F ig. 3).

2. Abdichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlastungsnuten (R ι, R ₂) am Rande der Nutbasis vorgesehen sind und die Entlastungsbohrungen (B ,, B₂) im Abstand von der Nutbasis in die Entlastungsnuten münden.

3. Abdichtung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß der Klappensitz fSJkegelstumpfförmig bzw. konvex ausgebildet ist, wobei gegebenenfalls zu beiden Seiten des Klappsitzes (S) Eingleitschriigen (if/Oder-rundungen vorgesehen sind(Fig. 2).