DE202016101720U1

DE202016101720U1 - Absperrklappe

Info

Publication number: DE202016101720U1
Application number: DE202016101720.3U
Authority: DE
Original assignee: JASTA-ARMATUREN & Co KG GmbH
Current assignee: JASTA-ARMATUREN & Co KG GmbH
Priority date: 2016-03-31
Filing date: 2016-03-31
Publication date: 2017-07-03
Anticipated expiration: 2026-04-01

Abstract

Absperrklappe mit einem Gehäuse (6), das eine Durchflussöffnung (7) aufweist, in der eine Klappe (8) drehbar gelagert ist, wobei die Klappe (8) an wenigstens einer Drehwelle (9) angeordnet ist, wobei die Drehwelle (9) durch eine quer zur Durchflussöffnung (7) gerichtete Bohrung (11) nach außen geführt ist und zwischen der Drehwelle (9) und der Innenfläche der Bohrung (11) eine hülsenförmige Dichtung (15) eingebracht ist, die in axialer Richtung mit einer ausreichenden Kraft so beaufschlagt ist, dass sich die hülsenförmige Dichtung (15) radial ausdehnt und die Bohrung (11) des Gehäuses (6) fluiddicht abschließt, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Federelement (12) in der Bohrung (11) angeordnet ist und die benötigte Kraft auf die hülsenförmige Dichtung (15) ausübt, wobei das Federelement (12) weggesteuert vorgespannt ist und der Vorspannweg durch die Einbaulage des Federelements (12) vorgegeben ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Absperrklappe mit einem Gehäuse, das eine Durchflussöffnung aufweist, in der eine Klappe drehbar gelagert ist, wobei die Klappe an wenigstens einer Drehwelle angeordnet ist, wobei die Drehwelle durch eine quer zur Durchflussöffnung gerichtete Bohrung nach außen geführt ist und zwischen der Drehwelle und der Innenfläche der Bohrung eine hülsenförmige Dichtung eingebracht ist, die in axialer Richtung mit einer ausreichenden Kraft so beaufschlagt ist, dass sich die hülsenförmige Dichtung radial ausdehnt und die Bohrung des Gehäuses fluiddicht abschließt.
Eine solche Absperrklappe wird typischerweise in Rohrleitungen eingesetzt, um Fluidströme zu regeln oder abzusperren, und weist eine Spannvorrichtung auf, die eine ausreichende Kraft auf die hülsenförmige Dichtung ausübt. Die Spannvorrichtung weist im Wesentlichen eine Spannhülse, eine Druckplatte, wenigstens zwei Gewindestangen und zwei Muttern auf, wobei die Spannhülse auf der hülsenförmigen Dichtung angeordnet ist. An dem oberen Ende der Spannhülse ist eine Druckplatte, die drei Bohrungen aufweist, angeordnet, wobei die am Gehäuse angebrachten und zur Drehwelle parallel ausgerichteten Gewindestangen zwei dieser Bohrungen durchstoßen. Durch ein Anziehen der Muttern, die oberhalb der Druckplatte an den Gewindestangen angeordnet sind, überträgt die Druckplatte über die Spannhülse eine Kraft auf die hülsenförmige Dichtung, wobei diese Kraft vom Anziehdrehmoment, das auf die Muttern ausgeübt wird, abhängt. Es ist auch eine Variante der Spannvorrichtung bekannt, in der wenigstens ein Federelement zwischen der Druckplatte und den Muttern angeordnet ist.
Nachteilig an solchen Absperrklappen ist jedoch, dass diese nicht wartungsfrei sind, da sich die Wandstärke der hülsenförmige Dichtung mit der Zeit durch Verschleiß verringert und somit die auf die Dichtung ausgeübte Kraft erhöht werden muss, um eine gleichbleibende Dichtigkeit zu erhalten. In der Variante ohne ein Federelement zwischen den Muttern und der Druckplatte, müssen die Muttern durch einen Wartungsmitarbeiter regelmäßig nachgezogen werden. Das hat den Nachteil, dass es vom Können des Wartungsmitarbeiters abhängt, ob die Muttern optimal angezogen werden. Werden die Muttern zu schwach oder ungleichmäßig angezogen, ist die Absperrklappe undicht und führt zu Druckverlusten, werden hingegen die Muttern zu stark angezogen, führt dies zu einem schnelleren Verschleiß oder sogar zur Zerstörung der hülsenförmigen Dichtung.
Auch die Variante der Absperrklappe mit dem Federelement zwischen den Muttern und der Druckplatte ist nicht wartungsfrei, da sich die Muttern durch äußere Einflüsse, z.B. durch Schwingungen oder Korrosion, lösen bzw. lockern können und sich damit die übertragene Kraft auf die hülsenförmige Dichtung reduziert. Bei der Wartung dieser Absperrklappen hängt die optimale Einstellung des Anziehdrehmoments der Muttern wieder vom Können des Wartungsmitarbeiters ab.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Absperrklappe der eingangs bezeichneten Art anzugeben, die im Wesentlichen wartungsfrei ist.
Diese Aufgabe wird bei einer Absperrklappe der eingangs bezeichneten Art erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Schutzanspruches 1 gelöst.
Es wird somit eine Absperrklappe zur Verfügung gestellt, bei der eine Korrektur der Kraft, die auf die hülsenförmige Dichtung wirkt, nicht nötig ist, da durch das im Gehäuse angeordnete Federelement, dessen Vorspannweg durch die Einbaulage festgelegt ist und sich nicht ändern kann, die Kraft auf die hülsenförmige Dichtung immer optimal eingestellt ist. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Montage solcher Absperrklappen vereinfacht und optimiert wird, da die optimale Einstellung der Kraft auf die hülsenförmige Dichtung bei jeder Absperrklappe im Rahmen der Fertigungstoleranzen des Gehäuses und der Federelemente identisch ist.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Dabei ist zweckmäßig, dass das wenigstens eine Federelement eine Tellerfeder ist.
Die hülsenförmige Dichtung besteht üblicherweise aus Graphit, Metall oder Keramik und die Tellerfedern weisen den Vorteil auf, dass sie bei kleinem Einbauraum sehr große Kräfte aufnehmen, die benötigt werden, um die hülsenförmige Dichtung in geeigneter Weise radial auszudehnen. Das Federelement kann auch mehrere Tellerfedern aufweisen, die entweder parallel oder in Reihe geschaltet sind.
In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass in der Bohrung eine Druckbuchse angeordnet ist. Die Druckbuchse bildet für das Federelement, das mit der zur Durchflussöffnung hin zeigenden Seite entweder auf der hülsenförmigen Dichtung oder dem Gehäuse der Absperrklappe aufliegt, ein Axiallager, auf dem die andere Seite des Federelements aufliegt. Die Einbautiefe der Druckbuchse definiert somit den Vorspannweg des Federelements. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Druckbuchse bevorzugt als Radiallager für die Drehwelle ausgestaltet ist und somit die Belastung und den Verschleiß der hülsenförmige Dichtung reduziert.
Weiterhin ist vorgesehen, dass die Druckbuchse an ihrer radialen Außenfläche eine Rille aufweist und mit wenigstens einem Stift fixiert ist, der durch eine quer zur Drehwelle verlaufende Stiftbohrung im Gehäuse geführt ist und in die Rille eingreift. Vorteilhaft hieran ist, dass die Druckbuchse im Gehäuse einfach fixierbar ist und im Gegensatz zu einer Verschraubung ein Lösen oder Lockern durch äußere Einflüsse verhindert wird.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass zwischen dem Federelement und der hülsenförmigen Dichtung ein Druckring angeordnet ist. Der Druckring verteilt die Kraft, die auf die hülsenförmige Dichtung wirkt, gleichmäßiger und beugt damit einem Verschleiß oder einer Zerstörung der hülsenförmigen Dichtung entgegen.
Ferner sieht eine Ausgestaltung vor, dass die hülsenförmige Dichtung zwischen zwei Druckringen und wenigstens zwei Federelementen angeordnet ist. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass sie hülsenförmige Dichtung von beiden Seiten in axialer Richtung gleichmäßig belastet wird.
Weiterhin ist vorgesehen, dass die Absperrklappe einen Stellungsanzeiger aufweist. Da der Stellungsanzeige eine farbliche Markierung aufweist und sich auch außerhalb des Gehäuses erstreckt, ist die Stellungslage der Absperrklappe einfach zu ermitteln.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass an der Absperrklappe mit dem wenigstens einem Stift ein Typenschild fixiert ist. Dies hat den Vorteil, dass das Typenschild ohne größeren Aufwand an der Absperrklappe befestigbar ist.
Weiter ist vorgesehen, dass an der Absperrklappe ein Antriebselement angeordnet ist, das eine Antriebswelle aufweist, die durch eine Kupplung mit der Drehwelle verbunden ist. Durch diesen Aufbau kann die Absperrklappe ohne menschliche Kraft betrieben werden und erlaubt auch eine Fernsteuerung per Computer. Durch die Kopplung sind verschiedene Antriebselemente, z.B. elektrische, pneumatische oder hydraulische, mit der Absperrklappe in einfacher Weise verbindbar.
Eine besondere Ausgestaltung sieht vor, dass zwischen dem Gehäuse der Absperrklappe und dem Antriebselement ein Distanzelement angeordnet ist. Vorteilhaft hieran ist, dass das Antriebselement bei sehr hohen Temperaturen des Fluides, das durch die Rohrleitung transportiert wird, nicht durch die entstehende Wärme zerstört wird.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aufgrund der nachfolgenden Beschreibung sowie anhand der Zeichnungen. Einander entsprechende Gegenstände oder Elemente sind in allen Figuren mit dem gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigt
1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Absperrklappe,
2 eine Vorderansicht der Absperrklappe,
3 eine Schnittdarstellung entlang der A-A-Linie in 2,
4 eine vergrößerte Darstellung des oberen Bereichs der 3,
5 eine Schnittdarstellung entlang der D-D-Linie in 1 und
6 eine Schnittdarstellung entlang der C-C-Linie in 1.
In 1 und 2 ist eine erfindungsgemäße Absperrklappe 1 dargestellt, wobei an einem Gehäuse 6 ein Distanzelement 4 vorgesehen ist und an diesem Distanzelement 4 ein Antriebselement 2 mit einer Antriebswelle 3 angeordnet ist, die über eine Kupplung 5 mit einer Drehwelle 9 lösbar verbunden ist. Das Gehäuse 6 weist eine Durchflussöffnung 7 auf, die einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, wobei jedoch auch andere Ausgestaltungen möglich sind, wie z.B. eine rechteckige Form. In der Durchflussöffnung 7 ist eine Klappe 8 aus einem fluiddichten Material drehbar gelagert, wozu die Klappe 8 an der Drehwelle 9 angeordnet ist, die durch eine quer zur Durchflussöffnung 7 gerichtete Bohrung 11 radial vom Mittelpunkt der Durchflussöffnung 7 nach außen geführt ist. Die Klappe 8 weist eine komplementäre Form zur Durchflussöffnung 7 auf und ist im geschlossenen Zustand der Absperrklappe 1 quer zur Strömungsrichtung des Fluides ausgerichtet. In 2 ist die Absperrklappe 1 im geschlossenen Zustand dargestellt, wobei die Durchflussöffnung 7 Abdichtungselemente 10 aufweist, an denen die Klappe 8 anliegt und somit die Dichtigkeit der Absperrklappe 1 verbessert.
Im Weiteren bedeutet "auf" und "unter", dass ein Element entlang der Drehwelle 9 weiter entfernt vom bzw. näher am Mittelpunkt der Durchflussöffnung 7 angeordnet ist.
In 3 ist eine Schnittdarstellung entlang der A-A-Linie in 2 dargestellt und 4 zeigt eine vergrößerte Darstellung des oberen Bereichs der 3. Diese Darstellungen werden durch 6 ergänzt, die eine Schnittdarstellung entlang der C-C-Linie in 1 zeigt. Die Klappe 8 ist durch einen axial verlaufenden Schlitz in der Drehwelle 9 geführt und mit zwei Verbindungselementen in Form von Nieten an der Drehwelle 9 fixiert. Die Bohrung 11 weist eine Stufe 19 auf, die einen größeren Bohrungsdurchmesser erzeugt und auf der eine hülsenförmige Dichtung 15 aufliegt, wobei auf der hülsenförmigen Dichtung 15 ein Druckring 16 angeordnet ist. Ein Federelement 12 ist auf dem Druckring 16 angeordnet, wobei das Federelement 12 in dieser Ausgestaltung vier Tellerfedern aufweist, wobei zwei der Federn jeweils parallel zu einer Federeinheit geschaltet sind und die Federeinheiten in einer Reihenschaltung angeordnet sind. Auf dem Federelement 12 ist eine Druckbuchse 13 positioniert, die eine Rille 18 aufweist, in die zwei Stifte 14 eingreifen. Dabei sind die Stifte durch Stiftbohrungen im Gehäuse 6 geführt, die quer zur Achsrichtung der Drehwelle 9 verlaufen. Über der Druckbuchse 13 ist ein Stellungsanzeiger 17 angebracht und mit der Drehwelle verbunden, sodass die Stellung der Drehklappe an diesem Stellungsanzeiger 17, der zum Beispiel eine Farbmarkierung aufweist, ablesbar ist.
Die Länge der Bohrung 11 und die Länge der einzelnen darin angeordneten Teile ist so ausgestaltet, dass durch das Einlegen der Druckbuchse 13 in die Bohrung 11 das Federelement 12 in der Einbaulage weggesteuert vorgespannt ist, wobei sich die Einbaulage erst ergibt, wenn die Druckbuchse 13 mit den Stiften 14 in der Bohrung 11 fixiert ist.
In 5 ist eine Schnittdarstellung entlang der D-D-Linie in 1 gezeigt. Hier ist mit den zwei Stiften 14 ein Typenschild 20 an der Absperrklappe 1 angebracht.
Natürlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Weitere Ausgestaltungen sind möglich, ohne den Grundgedanken zu verlassen. So ist es beispielsweise auch möglich, dass nicht die Bohrung 11 Stufen 19 aufweist, sondern dass die Drehwelle 9 selbst Stufen aufweist. Auch kann die Reihenfolge des Federelementes 12, des Druckringes 16 und der hülsenförmige Dichtung 15 entlang der Drehwelle 9 vertauscht werden.
Bezugszeichenliste

1: Absperrklappe
2: Antriebselement
3: Antriebswelle
4: Distanzelement
5: Kupplung
6: Gehäuse
7: Durchflussöffnung
8: Klappe
9: Drehwelle
10: Dichtungselement
11: Bohrung
12: Federelement
13: Druckbuchse
14: Stift
15: hülsenförmige Dichtung
16: Druckring
17: Stellungsanzeiger
18: Rille
19: Stufe
20: Typenschild
21: Stiftbohrung

Claims

Absperrklappe mit einem Gehäuse (6), das eine Durchflussöffnung (7) aufweist, in der eine Klappe (8) drehbar gelagert ist, wobei die Klappe (8) an wenigstens einer Drehwelle (9) angeordnet ist, wobei die Drehwelle (9) durch eine quer zur Durchflussöffnung (7) gerichtete Bohrung (11) nach außen geführt ist und zwischen der Drehwelle (9) und der Innenfläche der Bohrung (11) eine hülsenförmige Dichtung (15) eingebracht ist, die in axialer Richtung mit einer ausreichenden Kraft so beaufschlagt ist, dass sich die hülsenförmige Dichtung (15) radial ausdehnt und die Bohrung (11) des Gehäuses (6) fluiddicht abschließt, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Federelement (12) in der Bohrung (11) angeordnet ist und die benötigte Kraft auf die hülsenförmige Dichtung (15) ausübt, wobei das Federelement (12) weggesteuert vorgespannt ist und der Vorspannweg durch die Einbaulage des Federelements (12) vorgegeben ist.
Absperrklappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Federelement (12) eine Tellerfeder ist.
Absperrklappe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Bohrung (11) eine Druckbuchse (13) angeordnet ist.
Absperrklappe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckbuchse (13) an ihrer radialen Außenfläche eine Rille (18) aufweist und mit wenigstens einem Stift (14) fixiert ist, der durch eine quer zur Drehwelle (9) verlaufende Stiftbohrung (21) im Gehäuse (6) geführt ist und in die Rille (18) eingreift.
Absperrklappe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Federelement (12) und der hülsenförmigen Dichtung (15) ein Druckring (16) angeordnet ist.
Absperrklappe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die hülsenförmige Dichtung (15) zwischen zwei Druckringen (16) und wenigstens zwei Federelementen (12) angeordnet ist.
Absperrklappe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Absperrklappe (1) einen Stellungsanzeiger (17) aufweist.
Absperrklappe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass an der Absperrklappe (1) mit dem wenigstens einem Stift (14) ein Typenschild (20) fixiert ist.
Absperrklappe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass an der Absperrklappe (1) ein Antriebselement (2) angeordnet ist, das eine Antriebswelle (3) aufweist, die durch eine Kupplung (5) mit der Drehwelle (9) verbunden ist.
Absperrklappe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Gehäuse (6) der Absperrklappe (1) und dem Antriebselement (2) ein Distanzelement (4) angeordnet ist.