DE2449857A1

DE2449857A1 - Rueckschlagarmatur fuer rohrleitungen

Info

Publication number: DE2449857A1
Application number: DE19742449857
Authority: DE
Inventors: Alfred Dipl Ing Kreuz
Original assignee: Rheinische Armaturen und Maschinenfabrik Albert Sempell
Current assignee: Sempell GmbH
Priority date: 1974-10-19
Filing date: 1974-10-19
Publication date: 1976-04-29
Also published as: GB1503168A; US4067356A; DE2449857B2; DE2449857C3

Description

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Dr. W. P. Radt
Dipl.-Ing. E. E. Finkener
Dipl.-Ing. W. Ernesti Dipl.-Ing. Carl Heinz Häfele

Patentanwälte 4050 Mönchengladbach

463 Bochum

Heinridi-König-Straße 12 Fernsprecher 415 SO, 4 23 27 Telegrammadresse: Radtpatent Bochum

74- 130
WE/IK

Rückschla^armatur für Rohrleitungen

Die Erfindung betrifft eine Rückschlagarmatur für Rohrleitungen mit einer pendelartig gelagerten Äbsperrscheibe, deren Schwenkachse außerhalb des Durchflußquerschnittes quer zur Rohrachse des Armaturengehäuses verläuft.

Es ist bekannt, daß Flüssigkeiten, die unter Druck in Rohrleitungen strömen, bei schnellen Änderungen der Strömungsgeschwindigkeit hohe zusätzliche Kräfte verursachen, wobei Drucksteigerungen auf ein Mehrfaches des Betriebsdruckes möglich sind. Diese Drucksteigerungen stellen eine unerwünschte Belastung der Rohrleitung dar und können in ungünstigen Fällen zum Rohrbruch führen.

Um eine Umkehrung der Flußrichtung einer Flüssigkeitsströmung zu verhindern, benutzt man Rückschlagarmaturen, die im allgemeinen durch die Einwirkung des Betriebsmittels selbsttätig die Rohrleitung absperren und dadurch einen Rückfluß verhindern. Wenn eine solche Rückschlagarmatur, beispielsweise im Falle eines Rohrbruches, trägheitslos ohne Verzögerung in die Schließstellung übergehen würde, bevor die Strömung ihre Richtung ändert, so würde das Schließen bei der Strömungsgeschwindigkeit null erfolgen und es würden durch das Absperren der Rohrleitung keine zusätzlichen Kräfte entstehen.

Eine trägheitslose Arbeitsweise einer Rückschlagarmatur liegt in Wirklichkeit nicht vor. Bei den üblichen Rückschlagklappen ist der Schließwinkel der beweglichen Klappe

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verhältnismäßig groß, um im Normarbetrieb die Strömungsverluste innerhalb der Armatur so klein wie möglich zu halten. Aus diesem Grunde ist bei den bekannten Rückschlagklappen mit einer pendelartig gelagerten Absperrscheibe die Schwenkwelle außerhalb des Durchflußquerschnittes angeordnet, so daß in der Offenstellung die Ibsperrscheibe weitgehend neben der Strömung liegt. Nachteilig bei dieser Ausführungsform ist der relativ große Schließwinkel, der 60 und mehr betragen kann.

Ein großer Schließwinkel, die Trägheit und die mechanischen Reibungen der beweglichen Teile sind gleichbedeutend mit einer entsprechend langen Schließzeit, die im Hinblick auf die vorgenannten Erfordernisse unerwünscht ist. Würde bei einer Rückschlagklappe der vorerwähnten Bauart der Schließwinkel verkleinert, um zu kürzeren Schließzeiten zu gelangen, so würde sich zwangsläufig der Strömungswiderstand so erheblich verschlechtern, daß die Rückschlagklappe für zahlreiche Anwendungsfälle allein wegen des ungünstigen Strömungswiderstandes ungeeignet wäre.

Axialventile haben dagegen zwischen ihren beweglichen Teilen zu hohe mechanische Reibungen, wobei außerdem während der langen Betriebszeit mit Verschmutzungen an den Gleitflächen gerechnet werden muß.

Das Problem, in Rohrleitungen für Flüssigkeiten Schäden durch unzulängliche Rückschlagarmaturen zu vermeiden, hat sich in den letzten Jahren durch eine ständige Zunahme der Strömungsgeschwindigkeiten und der Betriebsdrücke noch wesentlich verschärft. Dies gilt vor allem für Wärmekraftwerke, insbesondere Kernkraftwerke. Ein Rohrbruch beispielsweise in einer Hauptspeiseleitung eines Kraftwerkes ist ein besonders ungünstiger Störungsfall, der bei einer mangelhaften Rückschlagarmatur schwerwiegende Folgeschäden

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verursachen kann. Welche Anforderungen in solchen Fällen an Rückschlagarmaturen gestellt werden, erkennt man nicht zuletzt daran, daß Schließzeiten in der Größenordnung von wenigen Millisekunden erforderlich sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rückschlagarmatur für Rohrleitungen in der Weise auszubilden, daß der Schließwinkel der Absperrscheibe wesentlich kleiner ist als bei den üblichen Rückschlagklappen und darüber hinaus noch eine Verbesserung hinsichtlich des Strömungswiderstandes erzielt wird.

Diese Aufgabe wird bei einer Rückschlagarmatur der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Strömungskanal im Gehäuse rohrförmig ausgebildet und im Anschluß an die senkrecht zur Rohrachse stehende Gehäusedichtfläche kelchförmig erweitert ist und daß in diesem erweiterten Abschnitt ein Strömungskörper koaxial zur Innenwandung unter Freilassung eines Ringkanales angeordnet ist, dessen Stirnfläche der Gehäusedichtfläche in geringem Abstand parallel gegenübersteht und der in der Offenstellung der Rückschlagarmatur durch die an seiner Stirnfläche anliegende Absperrscheibe abgedeckt ist.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Schwenkachse der Absperrscheibe in bezug auf die Wandung des Gehäuses so weit nach außen verlagert, daß der wirksame Hebelarm des Schwenkhebels größer ist als der Durchmesser der Absperrscheibe. Der Schließwinkel der Absperrscheibe beträgt in weiterer Ausbildung der Erfindung ca. 6°.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß in der Schließstellung der Absperrscheibe der Schwerpunkt der Scheibe und des Schwenkhebels in bezug auf eine durch die Schwenkachse senkrecht zur Rohrachse verlaufende

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Ebene auf der von der Gehäusedichtflache abgewandten Seite dieser Ebene liegt. Infolge dieser Ausgestaltung ist sichergestellt, daß die Absperrscheibe ohne Einwirkung des Betriebsmittels durch ihr Eigengewicht selbsttätig die Schließstellung einnimmt.

Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung kann an dem Schwenkhebel ein elastisches Glied, z.B. eine Feder, angreifen, dessen Rückstellkraft die Absperrscheibe im drucklosen Zustand in der Schließstellung festhält.

Die Absperrscheibe ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung gelenkig mit dem Schwenkhebel verbunden, wobei die Gelenkachse parallel zur Schwenkachse und in der Schließ- und Offenstellung der Absperrscheibe durch die Rohrachse des Gehäuses verläuft.

Zur weiteren Verbesserung der Strömungsverhältnisse im Normalbetrieb der Rückschlagarmatur ist erfindungsgemäß die Absperrscheibe in Richtung zur Gehäusedichtfläche gewölbt ausgebildet. Der Strömungskörper hat vorzugsweise die Gestalt eines abgestumpften Kegels. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Strömungskörper ein Hohlkörper in der Form eines Kegelstumpfes.

Zur Befestigung des Strömungskörpers im Armaturengehäuse sind in weiterer Ausgestaltung der Erfindung auf der Außenseite des Strömungskörpers radial verlaufende Stege vorhanden, die mit ihren Enden in geeigneter Weise an der Innenwandung des Armaturengehäuses befestigt sind.

Der wichtigste Vorteil der Erfindung ist die erhebliche Verkleinerung des Schließwinkels, der mit ca. 6° nur etwa den zehnten Teil des Schließwinkels einer üblichen Rückschlagklappe beträgt. Diese Verringerung des Schließwinkels ist dadurch möglich geworden, daß die Absperrscheibe

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nicht wie "bei den "bekannten Ab sperrklapp en aus der Strömung ausgeschwenkt wird, sondern wie bei einem Axialventil nach einer relativ kurzen Öffnungsbewegung an einem Strömungskörper zur Anlage kommt, wobei mit dem Abheben von der Gehäusedichtfläche ein die Ab sperr scheibe und den anschließenden Strömungskörper umgebender strömungsgünstiger Ringkanal für den Durchfluß des Strömungsmittels entsteht.

Durch die Wölbung der Absperrscheibe in Richtung auf die Gehäusedichtfläche läßt sich der Strömungsverlauf weiter vorteilhaft beeinflussen. Entscheidend ist aber, daß durch den konzentrischen Strömungskörper ein Ringkanal mit günstigem Strömungswiderstandswert erzielt wird, der geringer ist als bei den herkömmlichen Absperrklappen, bei denen die Absperrscheibe aus der Strömung in eine Ausnehmung der Wandung ausgeschwenkt wird. Der außerdem vorgesehene relativ große Hebelarm des Schwenkhebels wirkt sich günstig auf die !Punktion des Hebelsystems aus und trägt dazu bei, daß die Absperrscheibe sich während der Öffnungsbewegung gegenüber der Rohrachse nur geringfügig seitlich verschiebt. Die mechanische Reibung im Drehlager des Schwenkhebels ist als drehende Bewegung an sich gering. Sie kann •weiter vermindert werden durch eine Schneidenlagerung des Schwenkhebels, die bei einem Schwenkwinkel von nur 6° ohne weiteres möglich ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert. In der einzigen Zeichnung ist ein Axialschnitt einer erfindungsgemäßen Rückschlagarmatur für Rohrleitungen dargestellt.

Das im wesentlichen rohrförmige Gehäuse 1 ist im Innern von der Eingangsseite her bis zur Gehäusedichtfläche 2 trichterförmig eingeschnürt. Im Anschluß an die Dichtfläche 2 verläuft die Wandung kelchförmig nach außen und

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geht dann in einen zylindrischen Abschnitt 3 über. An einer Außenseite des Gehäuses 1 befindet sich ein Stutzen 4, der durch einen Deckel, beispielsweise einen selbstdichtenden Verschlußdeckel 5» abgeschlossen ist. Dieser Verschlußdeckel 5 kann nach Abschrauben der Muttern 6 der Sicherungsschrauben und der Muttern 7 der zur Verspannung eines Flanschringes 8 dienenden Stiftschrauben abgenommen werden.

Die Absperrscheibe 9 sitzt an einem Doppel-Schwenkhebel 10, der in dem Raum 11 unterhalb des Verschlußdeckels 5 mittels einer Schwenkwelle 12 in einer Bohrung eines fest angebrachten Lagerstückes 13 drehbar gelagert ist. Absperrscheibe 9 und Schwenkhebel 10 sind gelenkig miteinander verbunden, wobei die Gelenkachse 14 parallel zur · Drehachse der Schwenkwelle 12 verläuft. In der Schließ- und Ruhestellung der Absperrscheibe 9 geht die Gelenkachse 14 durch die Rohrachse 15 des Gehäuses 1.

Am Schwenkhebel 10 greift eine Zugfeder 16 an, die mit ihrem entgegengesetzten Ende mit dem Lagerstück 13 in Verbindung steht und deren Federkraft die Absperrscheibe 9 ohne Einwirkung des Strömungsmittels in der Schließstellung festhält.

Die Wandung des Gehäuses 1 ist nur an einer Stelle durchbrochen, und zwar durch einen Schlitz 17, der in seinem Querschnitt der Stärke des Doppel-Schwenkhebels 10 und seiner größten Schwenkbewegung angepaßt ist.

In dem erweiterten Abschnitt 3 des Gehäuses 1 ist ein Strömungskörper 18 konzentrisch zur Innenwandung angeordnet, der die Form eines Kegelstumpfes hat, wobei die größere Kreisfläche etwa den gleichen Querschnitt wie die Absperrscheibe 9 aufweist· Der Strömungskörper 18 ist innen hohl und hat somit im wesentlichen die Gestalt eines

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konischen Ringes. An der Außenseite sitzen radial verlaufende Stege 19» mit denen der Strömungskörper 18 über einen Außenring 20 im Gehäuse 1 befestigt ist. An der Stirnseite ist in der Wandung des Strömungskörpers 18 ein Einschnitt 21 vorhanden, der der ungehinderten Bewegung des Doppel-Schwenkhebels 10 dient.

Wie aus der zeichnerischen Darstellung hervorgeht, ist die Absperrscheibe 9 in Richtung auf die Gehäusedichtfläche 2 mit einer zur Mitte ansteigenden Wölbung ausgestattet, die der "Verbesserung des StrömungsVerlaufs während der Offenstellung der Rückschlagarmatur dient.

Die nach der Erfindung ausgebildete Rückschlagarmatur kann auch für Gehäuse in Eckform oder T-Form mit zwei Abgängen verwendet werden.

Ansprüche

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Claims

Patentansprüche

Rückschlagarmatur für Rohrleitungen mit einer pendelartig gelagerten Absperrscheibe, deren Schwenkachse außerhalb des Durchflußquerschnittes quer zur Rohrachse des Gehäuses verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungskanal im Gehäuse (1) rohrförmig ausgebildet und im Anschluß an die senkrecht zur Eohrachse (15) stehende Gehäusedichtfläche (2) kelchförmig erweitert ist und daß in diesem erweiterten Abschnitt (3) ein Strömungskörper (18) koaxial zur Innenwandung unter Freilassung eines Ringkanals angeordnet ist, dessen Stirnfläche der Gehäusedichtfläche (2) in geringem Abstand parallel gegenübersteht und in der Offenstellung der Rückschlagarmatur durch die an seiner Stirnfläche anliegende Absperrscheibe (9) abgedeckt ist.
2. Rückschlagarmatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des wirksamen Hebelarmes des Schwenkhebels (1O) der Absperrscheibe (9) größer ist als der Durchmesser der Absperrscheibe (9)·
3. Rückschlagarmatur nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließwinkel der Absperrscheibe (9) ca. 6° beträgt.
4. Rücks.chlagarmatur nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß in der Schließstellung der Absperrscheibe (9) der Schwerpunkt der Scheibe und des Schwenkhebels (10) in bezug auf eine durch die Schwenkachse senkrecht zur Rohrachse (15) verlaufende Ebene auf der von der Gehäusedichtfläche (2) abgewandten Seite dieser Ebene liegt.
5. Rückschlagarmatur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Schwenkhebel (10) ein

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elastisches.Glied, z.B. eine leder (16), in der Schließrichtung der Absperrscheibe (9) angreift.
6. Rückschlagarmatur nach einem der Ansprüche 1 bis 5j dadurch gekennzeichnet, daß die Absperrscheibe (9) gelenkig mit dem Schwenkhebel (10) verbunden ist und daß die Gelenkachse (14) parallel zur Schwenkachse und in der Schließ- und Offenstellung der Absperrscheibe (9) durch die Rohrachse (15) äes Gehäuses (1) verläuft.
7· Rückschlagarmatur nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperrscheibe (9) in Richtung zur Gehäusedichtfläche (2) gewölbt ist.
8. Rückschlagarmatur nach einem der Ansprüche 1 bis 7j dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungskörper (18) die Gestalt eines abgestumpften Kegels hat.
9. Rückschlagarmatur nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungskörper (18) als konischer Ring ausgebildet ist.
10. Rückschlagarmatur nach einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungskörper (18) außen radial verlaufende Stege (19) aufweist und mit die sen Stegen im Gehäuse (1) befestigt ist.

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