DE2017833A1

DE2017833A1 - Absperrschieber mit einer drehbaren Drosselklappe

Info

Publication number: DE2017833A1
Application number: DE19702017833
Authority: DE
Inventors: Ludwig 6673 Kirkel Gaebel
Original assignee: Jansen TH GmbH
Current assignee: Jansen TH GmbH
Priority date: 1970-01-21
Filing date: 1970-04-14
Publication date: 1971-08-19
Also published as: NL7100760A; GB1277713A; NL156800B; DE2017833B2; US3658293A; SE369334B; FR2076608A5; LU62358A1; BE761199A; DE2017833C3

Description

4690 Herne, Frelligrathstraße 19 Postfach 140

Pat.-Anw. Herrmann-Trentepohl Fernsprecher: 51013 51014

Telegrammanschrift; Bahrpatente Herne Telex 08 229

Dipl.-Ing. R. H. Bahr

Dipl.-Phys. Eduard Betzier

Dipl.-Ing. W. Herrmann-Trentepohl

PATENTANWÄLTE

.21.017833

8000 München 23,

Eisenacher Straße 17 Pat.-Anw. Betzier Fernsprecher: 39 8011 39 8012 39 80 13

Telegrammanschrift: Babetzpat München Telex 05245 62

Bankkonten:

Bayrische Vereinsbank Mönchen 952 Dresdner Bank AG Herne 202 436 Postscheckkonto Dortmund 558 68

Ref.: MO 2176 - Ho,

In der Antwort bitte angeben Zuschrift bitte nach:

München

Th. Jansen G.m.b.H.

Absperrschieber mit einer drehbaren Drosselklappe.

Die Erfindung betrifft einen Absperrschiober mit einer drehbaren, steuerbaren Drosselklappe zum Herstellen dichter Abschlüsse, der insbesondere in Leitungen verwendbar ist, die Gase oder Flüssigkeiten mit hohen Temperaturen und/oder hohen Drücken führen. Beispielsweise handelt es sich dabei um Gase und Fluiden für metallurgische öfen, Heizkraftwerke und Atom-,kraftwerke. '■',-,..

109834/0973 BAD ORIGINAL

Bei bekannten Absperrschiebern mit einer Drosselklappe, die über eine Drehsteuerung, eine sogenannte Dreihebelsteuerung betätigbar ist, sitzt die Drosselklappe mit ihrer Mitte schwenkbar an dem einen fx'eien Ende eines Steuerhebels, dessen Oszillationsachse vom Gehäuse des Absperrschiebers getragen wird. Das andere Ende dieses Hebels ist mit einem Steuerorgan verbunden. Die Drosselklappe ist außerdem am Gehäuse des Absperrschiebers über einen Schwenkarm befestigt, dessen eines Ende um eine am Gehäuse des Absperrschieoers und an der Drosselklappe angelenkte Achse schwenken kann. Die Lage der einzelnen Schwenkpunkte und die Lange der Hebelarme sind so gewählt, daß die Drosselklappe in geschlossener Stellung auf ihren Siö^gepreßt wird und in geöffneter Stellung eine Lage etwa parallel zur Strömungsrichtung des Pluidums einnimmt. Wird ein derartiger Absperrschieber geöffnet, so durchläuft die Drosselklappe,die anfänglich rechtwinklig zur Strömungsrichtung des Fluidums steht, zuerst eine Parallelverschiebung in dieser Richtung und anschließend eine Drehung, um in eine Öffnungslage zu gelangen, in der sie parallel zur Strömungsrichtung des Fluidums steht.

Bei den bekannten Absperrschiebern ist die erforderliche Steuerkraft zum Öffnen und Schließen relativ groß.

Tatsächlich stellt sich die Drosselklappe am Ende der Schließbewegung oder am Beginn der öffnungsbewegurig der*

109834/0973

BAD ORIGINAL

Strömung des Fluidums entgegen.

Aufgrund der Tatsache, daß ein großer Steuerhebel für die Drosselklappe Verwendung findet, der das zum. Steuern und Bewegen der Drosselklappe erforderliche Drehmoment vervielfacht, kann die Drosselklappe nur dann betätigt werden, wenn die an ihren Flächen angreifenden Druckdafferenzen relativ gering sind. "

Setzt man darüber hinaus eine konstante Steuerkraft beim öffnen oder beim Schließen voraus, so nimmt die auf die Drosselklappe übertragene Kraft ab, wenn man die Drosselklappe aus der geöffneten Stellung in die Schließlage bewegt. Die Kraft wächst an, wenn man die Drosselklappe in umgekehrter Richtung bewegt. Die auf die Drosselklappe ausgeübte Kraft isε also kleiner, wenn sich die Drosselklappe in der Nähe ihrer Schließstellung befindet. Folglich tritt die geringe Kraft dann auf, wenn es erforderlich wäre, eine maximale Kraft auf die Drosselklappe auszuüben, da diese ja fast s'enkrecht zur Strömung des Fluidums steht.

Die Erfindung ist auf einen Absperrschieber mit einer drehbaren, steuerbaren Drosselklappe gerichtet, der dahingehend verbessert ist, daß die erforderliche Steuerkraft zum Öffnen und Schließen vermindert wird. Der Absperrschieber, der mindestens einen Schwenkarm, über den die Drosselklappe am Gehäuse des Absperrschiebers aufgehängt ist, und ·

10983 4/0973 -

eine Steuervorrichtung für die Drosselklappe auf weis t,ist dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung ein Kniegelenk umfaßt, dessen eines Ende mit einer Steuerwelle verbunden ist und dessen anderes Ende an einem von zwei Armen eines Winkelhebels angelenkt ist,, wobei, der Winkeihebel schwenkbar am Gehäuse des Äbsperrsohic/oers sitzt und rit

angelenkt . . seinem anderen Arm an der Drosselklappe ist.

Aufgrund dieser Anordnung gestattet es die Steuervorrichtung mit dem Kniegelenk und dem Winkelhebel, die Drosselklappe auch dann zu schließen oder zu öffnen, wenn die auf die gegenüberliegenden Flachen wirkenden Bruckunters&hiede relativ groß sind und wenn insbesondere die Drosselklappe fast senkrecht zur Strömung des Fluidums steht,".

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus den beiliegenden Zeichnungen hervor, auf denen eine ähsführungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung beispielsweise dargestellt ist*

Es zeigen;

Fig. 1 eine schematische Vorderansicht eines»- Absperrschiebers nach der Erfindung; " '

Fig.. 2 einen Schnitt entlang der Linie 3-2 in Fig. 1, wobei der Absperrschieber geschlossen ist;

_ if _ ■"■'■■;.

109834/0973

BAD ORIGINAL

Fig. 5 eine analoge Schnittansicht bei geöffnetem Absperrschieber;

Fig. 4 und 5 Schnitte entlang der Linie 4-4 in Fig. 1, und zwar jeweils bei geschlossenem und bei geöffnetem Absperrschieberj

Fig. β und 7 schematische Ansichten einer Steuervorrichtung für einen Absperrschieber nach der Erfindung mit Kräftediagrammen jeweils für die Fälle, in denen dii Drosselklappe in einer halbgeschlossenen und einer völlig geschlossenen Stellung steht.

Bei dem ,gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein rohrförmiges, zylindrisches Gehäuse 1 eines Absperrschiebers mit Anschlußflanschen 2 versehen. Innerhalb des Gehäuses ist ein Anschlagring 4 fest angeordnet und weist eine Schulter auf, die als'Sitz dient. Eine Verschlußklappe oder Drosselklappe 6 ist innerhalb des Gehäuses 1 des Absperrschiebers befestigt. Sie sitzt drehbar über zwei senkrecht herausragende Konsolen 7 auf einem Drehzapfen 8. Der Drehzapfen, der parallel zur Drosselklappe liegt, sitzt in den Enden
zweier Arme 9a von zwei Winkelhebeln 9. Jeder Winkelhebel besteht aus einem Arm 9a und einem"Arm 9"d. Die Hebel können sich um eine Achse Io drehen, die parallel zum Drehzapfen 8 liegt und Über zwei Querverstrebungen 11 am Gehäuse des

10983 4/097 3

Absperrschiebers befestigt ist. Die Arme 9b sind langer 'als die Arme 9a. Die Enden der Arme 9b stehen über, eine Achse 12 mit einem Schwenkarm 1;) in Verbindung. Dieser Schwenkarm Ij? ist über eine Achse 14 an zwei Arrnail5 angelenkte die drehfest, beispielsweise über eine Keilverbindung, auf einer Steuerwelle 1 ) sitzen. Der Schwenkarm Ij;, die Achse 14 und die Arme 15 bilden ein Kniegelenk.

Andererseits sitzt die Drosselklappe 6 in gleicher Weise über Konsolen 17 schwenkbar auf zwei Drehzapfen Ιδ. Die Achsen dieser Drehzapfen fluchten miteinander und liegen parallel zur Achse des Drehzapfens 8, und zwar in einer gemeinsamen Diametralebene im Körper des Absperrschiebers. Schwenkarme 19, die zur Aufhängung der Drosselklappe dienen, verbinden die Drehzapfen 18 mit Querverstrebungen 2o, die im Gehäuse des Absperrschiebers befestigt sind. Die Verbindung erfolgt über zwei Drehzapfen 21 mit gemeinsamer Achse.

Die'Achsen sämtlicher Drehzapfen liegen parallel zueinander.

Die Vorrichtung nach der Erfindung funktioniert in folgender Weise: In der Schließstellung, wie sie aus den Figuren 1, 2, 4 und 7 hervorgeht, wird die Drosselklappe 6 auf ihren Sitz 5 gepreßt. Die Drehzapfen 8 und 18 liegen in einer diametralen Ebene X-X nach Fig. 2, und zwar parallel

10 9 8 3 4/0973

BAD ORIGINAL

y\ -

zur StFÖmungsriehtung F des Fluidums. Die Sehließkraft, die die Drosselklappe auf ihren Sitz 5 preßt, wird von.der Steuerwelle 16 aufgebracht, und zwar über das Kniegelenk 15, 14» die Winkelhebel 9 und die. Konsolen 7.

Um die Drosselklappe des Absperrschiebers zu öffnen, dreht man die Steuerwelle lö in Richtung des Pfeils fl nach Fig. 2_S d.h., im Uhrzeigersinn. Die Steuerweile nimmt bei ihrer Drehung die Arme 15 mit, die auf ihr befestigt sind. Ober den Schwingarm 13, der über die Achse 14 an den Armen 15 und über die Achse 12 an den Winkelhebeln 9 befestigt ist,- werden die Winkelhebel um den im Gehäuse des Absperrschiebers sitzenden Drehzapfen Io gedreht * Die Drehung erfolgt in Richtung des Pfeiles f², d.h.= gegen den Uhrzeigersinn« In der Schließstellung liegen die kürzeren Arme 9a der Winkelhebel 9 fast parallel zur Drosselklappe 6. Dreht sich die Steuerwelle 16, so führt die Drosselklappe S anfänglich eine RüViCzugbewegung relativ zum Sitz 5 des Gehäuses 1. durch.. Die Drosselklappe gelangt dabei in eine Stellung,, in der sie praktisch parallel zum Satz 5 liegt. Während eines zweiten Stadiums der Öffnungsbewegung der Drosselklappe 6 dreht sich die Steuerwelle Io weiter und versetzt die Drosselklappe 6 in Rotation um den Schwenkzapfen 8, so daß die Drosselklappe in eine Lage gelangt, in der sie fast parallel zur Richtung F der Fluidumsströmung, d.h., fast senkrecht zur Ebene des Sitzes 5 nach

BAD ORIGINAl.

Pig. 3 steht« In der öffnungssteilung liegen die Schwenk-, zapfen 8 und 18 in einer Querebene, d.h., fast senkrecht zur Fluldumsströmung, denn bsi einer Drehung der Winkeihebel 9 erfolgt in gleicher Weise eine Drehung der Schwingarme 19 um die im Gehäuse des Absperrschiebers befestigten Achsen 21. Die Drehpunkte 21, l8, 8 und Io sowie die, Längen der Arme 9a ^des Winkelhebels 9 und die Länge des Schwingarms 19 sind derart gewählt, daß die Drosselklappe 6 im Moment des Schließens frontal gegen den Sitz 5 gepreßt wird, wahrend sie sich beim öffnen von dem Sitz trennt und in eine Lage gelangt, in der sie fast parallel zur Pluidumsströrnung steht.

Die Erfindung bringt folgende Vorteile mit sich: Da sich die Drosselklappe bei der Öffnungsbewegung praktisch in einer Translationsbewegung von-ihrem Sitz 5 trennt, bevor sie eine Drehung durchführt, und da sie während der Schließbewegung erst eine Drehung um die Achse 8 und dann eine Translationsbewegung parallel zur Richtung F der Fluidumströmung durchführt, um sich auf ihren Sitz 3 zu pressen, erfolgt ein Öffnen und Schließen des Absperrschiebers, ohne daß die Drosselklappe über Ihren S-It2 gleitet. Es tritt also kein Verschleiß des Sitzes auf«

Wenn man entsprechend Fig. ό ein Drehmoment C auf die Steuerwelle l6 aufbringt, so wird auf die Achse 14 eine

- 8 109834/0973

BAD ORIGINAL

Kraft P¹ übertragen, die tangential ^u der Kreisbahn liegt, die die Achse 14 um die Ste <erwelle 16 beschreibt. Die Kraft -P hat'als Komponente eine Kraft P² in Richtung des Schwingarms Ij;. Sofern die Arme 9a und 9b der beiden Hebel 9 jeweils'die Länge a und b aufweisen, so ist die auf die Drosselklappe ausgeübte Kraft p3 = ——- Pg. Je mehr man sich der Schließ stellung nähert, desto größer wird der Winkel d, der zwischen den Teilen des Kniegelenks, nämlich dem Schwingarm Ij5 und den Armen 15 gebildet wird. Die Komponente P2 der Kraft Pl, die auf den Schwingarm Ip wirkt, wächst an, was wiederum zu einem Anwachsen der auf die Drosselklappe wirkenden Kraft führt(vgl. die Werte P2¹ und P3^f nach Fig. 7 mit den.Werten P2 und P> nach Fig. 6). -

Darüber hinaus sind die Arme ^a. erheblich kürzer als die Arme 9b (a kleiner b). Die auf die Drosselklappeftraft Pj5 bzw.. P3¹ entspricht dann also der Kraft P2 bzw. P2¹, multipliziert mit dem Faktor —— . Die Winkelhebel 9 vervielfältigen also die Kräfte.

Aus dieser einfachen Darstellung ergibt sich, daß bei einer einzigen, auf die Steuerwelle 16 aufgebrachten Kraft G die ayf die Drosselklappe einwirkende Kraft ansteigt, wenn sich die Drosselklappe in ihrer Schließstellung nähert. Hierin liegt ein Hauptvorteil der Erfindung. Denn je naher

■■■ ν - 9- ■■ ·■■■ ' .Ζ

109834/0973

BAD ORIGlNAt

die Drosselklappe einer Stellung kommt, la der sie senkrecht zur FluidumsStrömung steht und sich daher der Strömung entgegenstellt, desto stärker steigt bei gleicher Steuerkraft die auf die Drosselklappe einwirkende Kraft ε.η.

Weiterhin ergibt sich, daß die vJInkelhebel 9 die I-löglichkeit bieten, bei vorgegebener Kraft Pl die auf die Drosselklappe einwirkende Kraft umso stärker zu vervielfachen, je kürzer der Arm Qa. im Vergleich zuai Arm 9^ ist.

Mit dieser Steuervorrichtung besteht also die Möglichkeit, den Absperrschieber auch dann einzusetzen, wenn die Druckunterschiede stromaufwärts und stromabwärts bedeutend sind. Außerdem kann der Absperrschieber nach der Erfindung mit großem Durchmesser ausgeführt werden.

Eine Abwandlung nach der Erfindung besteht darin, daß man den Schwingarm I9 und die Cuerverstrebung 2o an der Seite der Drosselklappe anordnet, die gegenüber der Seite liegt, an der die Steuervorrichtung sitzt.

- Io'-

109834/0973 BADOfl,_GINAL

Claims

P a t e η t a η s ρ r.ü'c h e

(I*') Absperrschieber mit einer drehbaren Drosselklappe, mit mindestens einem Schwenkarm, über den die Drosselklappe am Gehäuse des Absperrschiebers aufg'ehängt ist, und mit einer Steuervorrichtung für die Drosselklappe, dadurch g*e k e η η ζ e i c h li e t, daß die Steuervorrichtung ein Kniegelenk (13, 14, 15) aufweist, dessen eines Ende mit einer Steuerwelle (Ιό) verbunden ist und dessen anderes Bhde an einem (9b) von zwei Armen eines Winkelhebels (9) angelenkt ist, wobei der Winkelhebel schwenkbar auf einer am Gehäuse (1) des Absperrschiebers befestigten Welle (ίο) sitzt und mit seinem anderen Amu (9a) an der Drosselklappe (6) augelenkt ist. ^ ^ ^; . .." ■

2. Absperrsöhieber nach Anspruch 1, dadurch _; g; e k e η η ζ e i c h η e t, daß die beiden Arme (9a, 9b) des ; Winlcelhebels, (9) unterschiedliche Länge auf^weisen,- wobei der küraere Arm (9?-) an der Drosselklappe (6) befestigt ist, v/ährend der längere Arm (9"o) :rdt einem SchViingarm (Ip) des Kniegelenks (ljj, 14-, 15) in Verbindung steht.

j* Absperrschieber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch E e k e η η zeichne υ, daß ein Schviingarm (Ίδ) siu.i

109834/09 7 3

BAD ORIGINAL

Aufhängen der Drosselklappe a.m Gehäuse sovrie die Steuer-/orrichtung (9, Ij, 15) an der gleichen Seite der Drosselklappe angeordnet sind.

4. Absperrschieber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g ο k' e η μ zeichnet, daß der Schwingarm (18·) zum Aufhängen der Drosselklappe am Gehäuse sowie die Steuervorrichtung (S, Ij, lo) an gegenüberliegenden Seiten der Drosselklappe angeordnet sind.

10983A/0973

BAD ORIGINAL

Leerseite