DE2433937A1

DE2433937A1 - Rueckschlagventil

Info

Publication number: DE2433937A1
Application number: DE2433937A
Authority: DE
Inventors: Larry A Battaglia; Frank Eugene Buck; Donald E Graham
Original assignee: Valve Systems International Inc
Current assignee: Valve Systems International Inc
Priority date: 1973-07-27
Filing date: 1974-07-15
Publication date: 1975-02-13
Also published as: DE2433937C2; FR2238880A1; GB1442980A; JPS5049734A; US3875963A; FR2238880B1; IT1016987B; JPS5754672B2; CA997251A

Description

D 8 Münch·*It

U. a·, iW. 47 » 15

Gp 336 As/P

Valve Systems International, Inc., One Decker Square, BaIa Cynwyd. Pennsylvania 19004 (V.St.A.)

Rucks chlagvent i1

Die Erfindung bezieht sich auf ein Rückschlagventil mit . Schwingklappe (Rückschlagklappe).

Rückschlagklappen werden im allgemeinen in großen Rohrleitungen verwendet, um bei normalem Rohrleitungsbetrieb einen praktisch unbehinderten Durchfluß zu gestatten, jedoch bei umgekehrter Strömungsrichtung den Durchfluß in wirksamer Weise zu verhindern. Derartige Ventile können beispielsweise am Fuß eines Hügelüberganges angeordnet werden, um den Durchfluß zu kontrollieren und im Falle eines Rohrbruches das Entweichen des Mediums zu begrenzen.

Insbesondere beim Betrieb von Pipelines für den Transport von Erdölprodukten ist es häufig erwünscht, durch die gleiche Rohrleitung verschiedene Medien zu transportieren, ohne daß sie untereinander vermischt werden. Beispielsweise können

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durch eine Pipeline zu verschiedenen Zeiten Schmieröle unterschiedlichen spezifischen Gewishts und unterschiedlicher Qualität bzw. schwere und leinte Heizöle transportiert werden. Die unterschiedlichen Produkte werden dabei räumlich getrennt, indem ein "Pig", d.h. ein kugel- oder zylinderförmiger Trennkörper aus Kautschuk o.dgl., in die Leitung eingeführt wird, so daß er von der strömenden Flüssigkeit in dichtender Anlage an der Innenwand des Rohres mitgenommen wird. Außerdem werden solche Rohrleitungen häufig gereinigt, indem ein Kratzer oder Besen von im allgemeinen kugeliger oder zylindrischer Gestalt hLndurchgeführt wird.

Unter bestimmten Bedingungen ist es erwünscht, die Strömungsrichtung bzw. die Bewegungsrichtung des elastischen kugelförmigen oder zylindrischen Trennkörperβ oder des Kratzers durch die Rohrleitung umzukehren. Oa eine Umkehr der Strömungsrichtung von einem Rückschlagventil jedoch verhindert wird, ist es in diesem Falle erforderlich,. während des Betriebs mit umgekehrter Strömungsrichtung das Rückschlagventil außer Betrüb zu setzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Rückschlagventil die Schwingklappe derart auszubilden, daß ihr Schwerpunkt in der Schließstellung der Klappe gegenüber dem Ventilsitz derart versetzt ist, daß selbst bei Anordnung des Schwenkgelenkes in der Nähe des Ventilsitzes «in Schließmoment auf die Schwingklappe wirkt.

Sin Rückschlagventil gemäß der Erfindung weist eine Schwingklappe von kalottenförmiger Ausbildung auf.

Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung weist ein Rückschlagventil «ine kalottenförmig ausgebildete Schwingklappe mit einem Nockenglied auf, an dem ein durch die Rohrleitung hindurchgehender Kugelkörper angreifen kann.

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Die Schwingklappe eines Rückschlagventils gemäß der Erfindung kann derart angeordnet sein, daß sie wahlweise frei schwenkbar oder in vollständig» geöffneter Stellung stillsetzbar ist.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist ein . Rückschlagventil, dessen Schwingklappe bei Bedarf in gepffneter Stellung stillsetzbar ist, mit einer Einrichtung für die Anzeige der Stellung der Schwingklappe und des tätigen bzw. unwirksamen Zustandes derselben ausgestattet.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnung.

Bei der Verwirklichung der Erfindung wird ein kugelförmiger Gehäusehauptteil, der aus Stahlblech o.dgl. hergestellt sein kann, mit zylindrischen Rohranschlußstutzen versehen, die den Einbau des Ventils in einer Rohrleitung ermöglichen. Mindestens einer der zylindrischen Stutzen reicht ins Innere der Kugel hinein und trägt einen Ventil sit ζ ring für die Aufnahme einer entsprechenden Dichtfläche an einer Klappe. Die Klappe ist kalottenförmig ausgebildet und um eine Achse schwenkbar gelagert, die sich oberhalb' des einwärts vorspringenden Anschlußstutzens in der Querrichtung erstreckt. Wegen der kalottenförmigen Ausbildung ist der Schwerpunkt der Klappe in ihrer geschlossenen Stellung genügend weit aus der Ebene des Sitzes heraus versetzt, so daß ein Schließmoment geschaffen ist, dal die Klappe auch bei ihrer geschlossenen Stellung gegen diese geschlossene Stellung belastet.

Die Dichtkante der Klappe ist kegelstumpfförmig, und die Erzeugende dieses Kegelstumpfes ist ein Radius der Kugel, von der die Kalotte der Klappe ein Abschnitt ist.Der Gehäusesitzring weist eine entsprechende kegelstumpfförmige Dichtfläche auf. Im Falle einer Umkehr der Strömungsrichtung, + etwa

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beispielsweise bei einem Rohrbruch, wird die Klappe in ihre geschlossene Stellung geklappt und unter der Wirkung der vom Mediumdruck erzeugten Kräfte auf die Kalottenfläche der Klappe über deren kalottenförmigen Teil fest zur dichtenden Anlage gedruckt.

Dieses Ventil ist wahlweise zwischen dem normalen Rückschlagbetrieb mit schwingender Klappe und einem untätigen Zustand in vollständig geöffneter Stellung, bei der sie eine gewollte Strömung in umgekehrter Strömungsrichtung nicht behindert, umstellbar.

Die Erfindung schafft also ein Rückschlagventil mit kalAttenförmiger Schwingklappe, die an ihrem Umfang eine kegelige Dichtfläche aufweist, die mit einer entsprechenden kegeligen Fläche eines Ventilsitzes zusammenwirkt. Die Schwenklagerung des Ventils ist wahlweise zum Schwenken der Klappe in ihre vollständig geöffnete Stellung oder zum Freisetzen derselben für ein freies Schweingen zwischen der geöffneten und der geschlossenen Stellung unter dem Druck des Mediums von Hand betätigbar.

Xn der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

Fig. 1 ist ein Vertikalschnitt eines Rückschlagventils mit Schwingklappe mit den Merkmalen gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ist ein Teilschnitt durch die Ventildichtungsanordnung in größerem Maßstab;

Fig. 3 ist ein Teilschnitt zur Veranschaulichung des Klappenbetätigungsmechanismus;

Fig. k ist ein Schnitt entlang der Linie 4-4 in Fig. 3; und

Fig. 5 ist eine Stirnansicht in der durch die Pfeile 5-5

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in. Fig. 3 gekennzeichneten Blickrichtung.

Das Rückschlagventil 10 gemäß der Erfindung (Fig. 1 und 2) weist einen kugelförmigen Gehäusehauptteil 12 auf, der aus zwei halbkugeligen Hälften zusammengesetzt sein kann, die aus Stahlblech o.dgl. hergestellt und entlang des vertikalen Großkreises bei 14 aneinandergeschweißt sind. Die halbkugelförmigen Hälften sind mit einer eintrittsseitigen und austrittsseitigen Öffnung 16 bzw. 18 versehen, ..in die zylinddrische Rohranschlußstutζen 20 und 22 für den Eintritt und Austritt des Mediums angeschweißt sind. Die Stutzen sind an ihren Stirnflächen 20a und 22a für den geschweißten Einbau in eine Rohrleitung bearbeitet, könnten jedoch natürlich statt dessen mit Rohrflanschen oder beliebigen anderen üblichen Einrichtungen für den Einbau des Ventils 10 ausgestattet sein. An dem kugelförmigen Gehäuse 12 können geeignete Stützen 2k zum Aufstellen des Ventils, insbesondere während der Herstellung und des Transportes, angeschwfißt sein.

Wie angedeutet, ist der eintrittsseitige Rohranschlußstutzen 20 um ein geringes Maß länger als der austrittaseitige Stutzen 22 und erstreckt sich ins Innere de* kugelförmigen Gehäusehauptteiles 12. Im inneren Ende des eintrittsseitigen Stutzens 20b ist zur Aufaahme eines Sitzringes 28 für die dichtende Anlage einer Ventilklappe 30 eine ringförmige Aussparung gebildet. Wie dargestellt, ist die Klappe vorzugsweise kalot— tenförraig ausgebildet und weist eine im wesentlichen radiale (kugelradiale) Kante 32 auf, die an einer entsprechenden kegelstumpfförmigen Fläche des Sitzringes 28 angreift.

Der Sitzring 28 kann in seiner Stellung in der Aussparung 26 beispielsweise mittels Kopfschrauben 36 befestigt und mit geeigneten Dichtungseinrichtungen, beispielsweise einem 0-Ring 37 zwischen Sitzring 28 und Stutzen 20, abgedichtet sein, Ein elastischer Hauptdichtungsring 38 schafft im Verein

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mit der Klappe 30 «ine bläschendichte Abdichtung.

An der Klappe 30 ist eine in Sehnenrichtung liegende Platte (Sehnenplatte) 40 angeschweißt, so daß ein in den Einströmstutzen eintretender Kugelkörper daran angreifen und die Klappe in ihre geöffnete Stellung (strichpunktiert in Fig. 1) unter Nockenwirkung heben kann. Die Sehne, entlang welcher die Querplatte 41 des T-Profila 40 sich erstreckt, beginnt in einem kleinen Winkelabstand von der Oberkante der Klappe, so daß sie einem herannahenden Kugelkörper einen etwas größeren Berührungswinkel darbietet.

An der Klappe 30 angeschweißte Arme 42 sind auf eine Welle 44 aufgekeilt, die ihrerseits in einem an die Innenfläche des kugelförmigen Gehäusehauptteils 12 angeschweißten Lagerbockglied 46 drehbar gelagert ist. Die Achse der Welle 44 ist oberhalb der Ventilsitzdichtfläche 34, gegenüber dieser geringfügig entgegen der Ströraungsrichtung versetzt, angeordnet, und außerdem ist der Schwerpunkt der kalottenförmigen Klappe gegenüber der Ventilsitzdichtlfäche genügend weit stromabwärts versetzt, so daß ein Schließmonent um die Achse der Welle 44 geschaffen ist, das die Klappe, wie dargestellt, unter Schwerkraftwirkung fester in die Schließstellung belastet·

Knapp mn des Ventilsitz befindet sich eine unvollständig hülsenförmige Auskleidung 48, die den Ventilsitz teilweise umgibt, so daß sie die Ventilklappe in ihrer geschlossenen Stellung teilweise umgreift, und die kegelstumpfföraig einwärts verjüngt ist und in die Innenfläche 22b des Austrittsstutzens 22 übergeht, der sich daran anschließt. Wie dargestellt, ist die Auskleidung an ihrem stromabwärts liegenden Ende 50 ein nahezu vollständiger Zylinder, ist aber für die Aufnahme der Klappe bei ihrer Bewegung in die in unterbrochenen Linien dargestellte, vollständig geöffnete S_tellung bei 52 weggeschnitten. Da diese Auskleidung den Ventilsitz

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umgreift, ist sie bei 54 wieder auf mehr als 180 des Umfangs des Ventilsitzes erweitert. Die Auskleidung 48 ist vorzugsweise aus zwei oder drei Abschnitten gebildet, deren jeder in seine Stellung eingesetzt und nach Bedarf radial eingestellt wird, bis die Auskleidung zentriert ist. Dann werden die Teile der Auskleidung zur Bildung einer vollständigen Einheit aneinandergeschweißt.

Aus dem Oberteil des kugelförmigen Abschnittes ist ein Schlitz 56 ausgeschnitten, dessen Größe und Form ausreichen, um den Einbau der Ventilklappe zu ermöglichen, und der obere Bereich ist durch eine vertikale, zylindrische Gehäuseerweiteruhg 58 versteift. Zur Vervollständigung des Ventils wird bei 62 an den vertikalen zylindrischen Gehäuseabschnitt 58 ein oberer Verschluß 60 angeschraubt, der mit einem Entlastungs-oder Entlüftungsventil 64 ausgestattet sein kann.

Die Mittel zum Betätigen der Ventilklappe sind in Fig. 3 und 4 dargestellt. Die .Velle 44ist bei 66 und 68 mit den an der

Ventilkläppe 30 getragenen Armen 42 verkeilt. Der Keil 66 kann an der Velie 44 mittels Kopfschrauben 70 befestigt werden, und die Velle kann beim Zusammenbau einfach durch die ausgerichteten Arme 42 und den Lagerbock 46 durchgesteckt werden und ist dann in dem Lager 72 drehbar. Der Keil 68, der vom einen Ende her vorher eingeführt wurde, ist an dem Arm 42 mittels der Kopfschraube 74 befestigt.

Das obere Ende der Velle (Fig. 3) ist bei 75 in dem mit einer Bohrung versehenen Ende der Antriebswelle 76 verkeilt, die in einem Lager 78 in einer seitlichen Verlängerung 80 des Gehäuses 12 drehbar gelagert ist. Di· Antriebswelle erstreckt sich durch ein Pack-ungsgliiid 82, das geeignete Dichtungseinrichtungen, wie O-Ringe 84, trägt. An einer Anbauplatte 90, die an der seitlichen Gehäuseverlängerung 80 getragen ist, ist bei 88 ein Ventilbetätigungsglied 86 angeschraubt, das ein Drehen der Antriebswelle 76 über einen

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Winkel von annähernd 90 gestattet. Dies wird erreicht, indem das Antriebsglied 9² der Betätigungseinrichtung bei 9k an der Antriebswelle 76 aufgekeilt ist.

Die Bohrung für die Aufnahme der Antriebswelle 76 (Fig. k) ist bei 96 über einen Bogen annähernd 90° ausgeschnitten, so daß di« Welle kk, die die Klappe 30 trägt, im Gegenuhrzeigersinn (Fig. k) über annähernd 90° gegenüber der Antriebswelle 76 verdrehbar ist. Wenn die Klappe in vollständig geöffneter Stellung (strichpunktiert in Fig. 1) festgelegt werden soll, kaniu .die Antriebswelle 76 selbst um annähernd 90 im Gegenuhrzeigersinn gedreht werden, wobei sie die Welle kk mittels eines daran beispielsweise mit einer Kopfschraube 100 angeschraubten Mitnehmers 98 mitnimmt.

An dem Antriebsglied 92 der Betätigungseinrichtung ist eine gegebenenfalls durchsichtige Anzeigekappe 102 getragen, die sich durch das Gehäuse 104 der Betätigungseinrichtung hindurch erstreckt und mit einer Markierung IO6 (Fig. 5) versehen ist, die die Stellung der Betätigungseinrichtung anzeigt, die also angibt, ob die Schwingklappe sich in Tätigkeit befindet oder außer Tätigkeit gesetzt ist. Außerdem ist am Ende der Welle kk bei 110 ein An*zeigeansatz 108 drehfest angebracht, der sich durch die Antriebswelle 76 erstreckt, so daß sein Ende durch die Anzeigekappe 102 sichtbar ist. Auf diese Weise wird die tatsächliche Stellung der Klappe 30 angezeigt.

Obwohl die Erfindung oben nur anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiele beschrieben ist, erkennt der Fachmann die Möglichkeit mannigfaltiger Abwandlungen ohne Abweichen vom Erfindungsgedanken.

Pat entansprüche

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Claims

Patentanspruch·

1.J Rückschlagventil mit Schwingklappe, gekennzeichnet durch

a) ein Gehäuse mit einem eintrittseitigen und einem ausaustritt sseit igen Strömungskanal) ,

b) einen ringförmigen Ventilsitz in dem Gehäuse, der dem eintrittsseitigen Strömungskanal umgibt;

c) eine im Querschnitt kalottenfinnige Ventilklappe

mit einer ihre konkave Seite umgebenden, ringförmigen Dichtfläche ; und

d) eine Schwenklagerung an dem Gehäuse zum Lagern der Klappe in zwischen einer geschlossenen Stellung, bei der die ringförmige Dichtfläche an der Außenfläche des Ventilsitzes anliegt, und einer abgehobenen geöffneten Stellung beweglichen Weise; .

e) wobei die ringförmige Dichtfläch· und die äußere Dichtfläche von komplementärer konischer Ausbildung sind.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Dichtfläche als Erzeugend« einen Radius der Kugel hat, von der die kalottenförmige Kapp· «in Abschnitt ist.

3· Ventil nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein· in Sehnenrichtung liegende Platte, die in einer Richtung quer zur Achse der Schwenklagerung an der konkaven Seit· der Ventilklappe befestigt ist.

k. Ventil nach Anspruch. 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche der Sehnenplatte sich diametral von .-einem gegenüber der Dichtfläche versetzten Punkt in dem an die Schwenklagerung angrenzenden Bereich zu einem Punkt in der Gegend der Dichtfläche erstreckt.

5. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis k_t dadurch gekenn-

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zeichnet, daß di· Schwenklagerung folgende Teile aufweist ι

a) ein erstes Vellenglied, das an dem Gehäuse drehbar gelagert ist und «inen Endabschnitt aufweist, der sich nach außerhalb des Gehäuses erstreckt;

b) eine mit dem Indabschnitt verbundene Einrichtung zum Drehen des ersten Yellengliedes}

c) ein zweites Wellenglied, das in den Gehäuse drehbar gelagert ist;

d) eine Einrichtung zum Befestigen der Yentiklappe an dem zweiten Vellenglied; und

e) eine Kupplung mit totem Gang «wischen dem ersten und dem zweiten Vellenglied, das eine freie Drehung des zweiten Vellengliedes in der Richtung des Öffnens des Ventils gestattet, jedoch eine Drehbewegung im Sinne des Öffnens des Ventils von dem ersten Vellenglied auf das zweite Vellenglied überträgt.

6. Ventil nach Anspruch 5» gekennzeichnet durch

a) eine vieh nach außerhalb des Gehäuses erstreckende Verlängerung des »weiten Vellengliedes; und

b) eine einrichtung zum Anzeigen an der Verlängerung zur Anzeige der Vinkelβteilung des zweiten Vellengliedes.

7* Rückschlagventil mit Schwingklappe, gekennzeichnet durch

a) ein Gehäuse mit einem eintrittsseitigen und einem austrittsseitigen Strömungskanal;

b) einen ringförmigen Ventilsitz in dem Gehäuse, der den eintrittsseitigen Strömungskanal umgibt;

c) ein in dem Gehäuse drehbar gelagertes erstes Vellenglied mit einem Endabschnitt, der sich nach außerhalb des Gehäuses ersteckt;

d) eine mit dem Endabschnitt verbundene Einrichtung zum

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Drehen des ersten Wellengliedes}

e) ein in dem Gehäuse drehbar gelagertes zweites Wellenglied} und

f ) eine Kupplung mit totem Gang zwischen dem ersten und dem zweiten'Wellenglied, die eine freie Drehung des zweiten Wellengliedes im Sinne des Öffnens des Ventils zuläßt, jedoch eine Drehung im Sinne des Offene des Ventils von dem ersten auf das zweite Wellenglied überträgt.

8. Ventil nach Anspruch 7t gekennzeichnet durch

a) eine sich nach außerhalb des Gehäuses erstreckende Verlängerung an dem zweiten Wellenglied]

b) eine erste Anzeigeeinrichtung an dem Endabschnitt des ersten Wellengüedes zum Anzeigen der Winkelstelking desselben; und

c) eine zweite Anzeigeeinrichtung an der Verlängerung der zweiten Welle zum Anzeigen der Winkelstellung derselben.

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