DE2533155A1

DE2533155A1 - Klappenventil

Info

Publication number: DE2533155A1
Application number: DE19752533155
Authority: DE
Inventors: Heinz Dipl Ing List
Original assignee: LORENTIS AG
Current assignee: LORENTIS AG
Priority date: 1975-06-17
Filing date: 1975-07-24
Publication date: 1976-12-30
Also published as: FR2315046B3; CH594838A5; FR2315046A1

Description

Bnreichfertig zur
Weiterleitung erhalten

Patentanwälte

Dipl.-lng.H.UM.r 1MO6

Dipl.-lng. O. Flügel _Pali 3

Lorentis AG, Glarus (Schweiz)

Klappenventil

Die Erfindung betrifft ein Klappenventil, das ein Gehäuse mit einer Durchgangsöffnung und zwei senkrecht zu deren Achse verlaufenden, sich gegenüberstehenden, miteinander fluchtenden Bohrungen und eine Verschlussklappe aufweist, die mittels zweier in die Bohrungen hineinragender Zapfen schwenkbar gelagert ist, wobei die die Durchgangsöffnung bildende Fläche des Gehäuses mit einem fluorhaltigen, einteiligen Polymer-Überzug, insbesondere einem Pluoräthylenpropylen-, Polytetrafluoräthylen- oder einem Trifluormonochloräthylen-Überzug, versehen ist.

Derartige Klappenventile, bei denen die Durchgangsöffnung und im allgemeinen auch die Verschlussklappe mit einem Polymer—Überzug versehen sind, werden beispielsweise in der chemischen Verfahrenstechnik verwendet. Durch die Polymer-Überzüge wird verhindert, dass das Strömungsmedium in Berührung mit den Metallteilen des Ventils kommt, so dass dieses auch für chemisch agressive Strömungsmedien verwendbar ist.

Bei einem bekannten Klappenventil sind die Verschlussklappe

609853/0623

und die beiden zu ihrer Lagerung dienenden Zapfen aus einem einteiligen Werkstück gebildet. Das Ventilgehäuse weist zwei Teile mit je einem Abschnitt in der Form eines halben Ringes auf. Die beiden Teile sind miteinander verschraubt und bilden zusammen einen Ring, der zwei radiale Stirnflächen und eine zylindrische Innenfläche aufweist. Die letztere bildet die Durchgangsöffnung. Jeder der beiden Ringteile enthält eine der zur Lagerung der Verschlussklappe dienenden Bohrungen.

Im Ring ist eine aus einem fluorhaltigen Polymer bestehende Manschette mit einem zylindrischen, an der Ring-Innenfläche anliegenden Abschnitt und zwei radial nach aussen verlaufenden, an den Ring-Stirnflächen anliegenden Rändern angeordnet. Der zylindrische Manschetten-Abschnitt ist mit zwei Offnungen versehen, die von den Zapfen der Verschlussklappe durchdrungen werden.

Beim Zusammenbau dieses vorbekannten Klappenventils wird zuerst die Verschlussklappe in die etwas flexible Manschette eingesetzt, wobei die Zapfen der Verschlussklappe in die Offnungen im zylindrischen Manschetten-Abschnitt eingeführt werden müssen. Anschliessend werden die beiden Zapfen in die Bohrungen der Ringteile des Gehäuses eingeführt und die beiden Ringteile miteinander verschraubt.

Bei diesem bekannten Klappenventil liegt die Polymer-Manschette lose an den Flächen des Ringes an. Nur wenn das Ventil in eine Leitung eingebaut wird, werden die radialen Manschettenränder zwischen dem Ventil-Gehäuse und den anschliessenden Leitungsflanschen festgeklemmt. Diese Ausbildung hat zur Folge, dass sich beim Verschwenken der Verschlussklappe häufig Falten in der Polymer-Manschette bilden. Die Falten behindern die Funktion des Ventils und führen meistens zu einem baldigen Defekt. Die Faltenbildung tritt in verstärktem Masse dann auf, wenn das das Ventil durchströmende Medium eine grosse Temperatur aufweist.

609853/0623

«■» "X ■»

Ein weiterer Nachteil des vorbekannten Klappenventils besteht darin, dass es schwierig ist, bei den von den Verschlussklappen-Zapfen durchdrungenen öffnungen der Polymer-Manschette eine einwandfreie Dichtung zu erzielen.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Klappenventil zu schaffen, bei dem sich in dem die Durchgangsöffnung abdeckenden Polymer-Überzug keine Palten bilden können.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Klappenventil der einleitend beschriebenen Art, das erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet ist, dass das Gehäuse einen die Durchgangsöffnung begrenzenden, einstückigen Ring aufweist, der auf jeder Seite einer durch die beiden Bohrungen und senkrecht zur Achse der Durchgangsöffnung verlaufenden Ebene mit mindestens einer Ringnut versehen ist, dass der Polymer-Überzug in diesen Ringnuten verankert ist, dass mindestens einer der Zapfen von der Verschlussklappe lösbar ist, dass die Bohrung, in die der letztere hineinragt, eine Durchgangsbohrung ist und dass diese, die' Verschlussklappe und der von dieser lösbare Zapfen derart ausgebildet sind, dass der letztere von aussen her in die Bohrung einsetzbar ist, so dass er die Verschlussklappe schwenkbar hält.

Der Erfindungsgegenstand soll nun anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.

In der Zeichnung zeigen

die Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Klappenventil,

die Fig. 2 eine Draufsicht auf das Klappenventil in der in der Figur 1 durch den Pfeil II bezeichneten Blickrichtung,

die Fig. 3 einen Längsschnitt durch das Klappenventil

609853/0623

die Pig. 4 einen Ausschnitt aus der Figur 3 in grösserem Massstab und

die Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V der Figur 1.

Die fünf Figuren der Zeichnung zeigen ein Klappenventil mit einem Gehäuse 1. Dieses weist einen metallischen Ring 2 auf, der die Durchgangsoffnung 3 des Ventils begrenzt. Der Ring 2 ist mit zwei radial zur Achse 4 der Durchgangsoffnung 3 verlaufenden, durchgehenden Bohrungen 2a,2b versehen. Die beiden Bohrungen 2a,2b stehen sich gegenüber und miteinander fluchtend. Die Bohrung 2a weist an ihrem inneren, in die Durchgangsöffnung 3 mündenden Ende einen sich gegen aussen konisch erweiternden Abschnitt 2c auf. An diesen schliesst ein etwas weiterer, zylindrischer Abschnitt 2d an. Die Bohrung 2b weist in der Nähe des inneren Endes ebenfalls einen sich nach aussen konisch erweiternden Abschnitt 2e und einen aussen an diesen anschliessenden, zylindrischen Abschnitt 2f auf.

Wie den Figuren 3 bis 5 entnommen werden kann, weist der Ring 2 eine im wesentlichen zylindrische Innenfläche 2g und zwei radiale Stirnflächen 2h auf. Die Innenfläche 2g ist in der Mitte mit einer ein rechteckiges Profil aufweisenden Ringnut 2i versehen. Diese verläuft durch die beiden Bohrungen 2a,2b, so dass die Achsen der beiden Bohrungen 2a, 2b in der Mittelebene der Ringnut 2i liegen. Die Innenfläche 2g weist ferner beidseitig der Ringnut 2i eine im Profil schwalbenschwanzförmige Ringnut 2k auf. Die beiden Stirnflächen sind je mit einer ebenfalls schwalbenschwanzförmigen Ringnut 2m versehen.

Der Ring 2 weist im Bereich der beiden Bohrungen 2a, 2b je

einen nach aussen vorstehenden Vorsprung 2n beziehungsweise 2p auf. Diese Vorsprünge 2n, 2p sind mit parallel zur Achse ¹J verlaufenden Bohrungen 2r beziehungsweise 2s versehen.

609853/0623

In der Ringnut 2i ist ein aus einem Elastomer, beispielsweise aus Silikon-Kautschuk, bestehender Ring 5 eingesetzt, der etwas aus der Ringnut herausragt. Dieser Elastomer-Ring ist mit zwei öffnungen 5a, 5b versehen, die mit den beiden Bohrungen 2a, 2b fluchten.

Der wesentliche Teil der Stirnflächen 2h sowie die Innenfläche 2g des Metallringes 2 und der aus der Ringnut 2i herausragende Teil des Elastomer-Ringes 5 sind mit einem zusammenhängenden, das heisst einteiligen Polymer-Überzug 6 überzogen. Aus der Figur 5 kann entnommen werden, dass der den Elastomer-Ring bedeckende Abschnitt 6a des Polymer-Überzuges 6 etwas dünner ist als die restlichen Abschnitte. Wie aus den Figuren 1, 3 und 4 ersichtlich ist, erstreckt sich der Polymer-Überzug bis in die Bohrungen 2a, 2b und bedeckt einen Teil der diese Bohrungen bildenden Flächenabschnitte. Der Polymer-Überzug 6 besteht vorzugsweise aus Fluoräthylenpropylen. Er kann jedoch auch aus einem andern fluorhaltigen Polymer, wie etwa PoIytetrafluoräthylen oder Trifluormonochloräthylen bestehen. Der Polymer-Überζug 6 wird durch ein Transfer-Pressverfahren mittels geeigneter Formwerkzeuge derart aufgebracht, dass er die Schwalbenschwanznuten 2k, 2m vollständig ausfüllt. Auf diese Weise wird er in diesen Nuten 2k, 2m verankert, so dass er ohne Zerstörung nicht mehr entfernt werden kann.

Die Verschlussklappe 7 weist auf einer Seite einen mit ihr zusammenhängenden Zapfen 7a auf. Der Zapfen 7a und die Verschlussklappe 7 bestehen also aus einen einzigen Werkstück. Der Zapfen 7a durchdringt die Ring-Bohrung 2a und weist an seinem aus dieser herausragenden Ende einen im Profil ungefähr rechteckigen Abschnitt 7b auf. Gegenüber dem Zapfen 7a weist die Verschlussklappe 7 ein Vierkant-Sackloch 7c auf. Die Verschlussklappe ist zudem mit mehreren gleichmässig auf einem Teilkreis verteilten Bohrungen 7d versehen. Im übrigen ist die Verschlussklappe 7 allseitig mit einem einteiligen, fluorhaltigem Polymer-Überzug 8 über-

609853/0623

zogen. Dieser bedeckt auch die das Sackloch 7c begrenzenden Flüchen sowie einen Teil des Bolzens 7a.

Im konischen Abschnitt 2c der Bohrung 2a sitzt ein konischer Dichtungszapfen 9 mit einer vom Bolze 7a durchdrungenen Längsbohrung. Auf der äusseren Endfläche des konischen Dichtungszapfens 9 liegt ein Dichtungsring 10 auf. Der Zapfen 9 und der Ring 10 bestehen aus einem etwas deformierbaren Kunststoff und zwar vorzugsweise aus Polytetrafluoräthylen. Das äussere Ende der Bohrung 2a wird durch eine metallische Buchse 11 abgeschlossen, die als Lager für den Zapfen 7a dient. Die Buchse 11 ist mittels vier Schrauben 12 am Gehäuse-Ring 2 befestigt und drückt den rting 10 und den Zapfen 9 gegen die Durchgangsöffnung 3. Dadurch wird die letzte Bohrung 2a dicht abgeschlossen. Wie insbesondere aus der Figur 4 ersichtlich ist, erstrecken sich die Polymer-Überzüge 6 und 3 bis über den Dichtungsring 10 hinaus, so dass das Strömungsmedium nicht in direkten Kontakt mit den metallischen Gehäuseteilen oder mit dem Zapfen 7a kommen kann.

In der Bohrung 2b ist ein metallischer Zapfen 13 angeordnet. Dieser weist an seinem inneren Ende einen Vierkant-Abschnitt 13a auf, der in das Vierkant-Sackloch 7c hineinragt. Der Zapfen 13 ist ferner mit einem konischen Abschnitt 13b versehen, dessen Neigungswinkel demjenigen des konischen Bohrungsabschnittes 2e entspricht. Der innere Teil des Zapfens 13 ist mit einem Polymer-Überzug 1^J4 überzogen. Das äussere, zylindrische Ende 13c des Zapfens ist in einer Buches 15 gelagert, die mittels Schrauben 16 am Ring 2 befestigt ist. Zwischen der inneren Stirnfläche der Buchse 15 und der äusseren Endfläche des konischen Zapfenabschnittes 13b ist ein Dichtungsring 17 aus Polytetrafluoräthylen angeordnet, der die Bohrung 2b abdichtet. Die Polyner-Überzüge 6 und 14 erstrecken sich etwas über den Dichtungsring 17 hinaus, so dass auch bei αleser Bohrung kein direkter Kontakt zwischen dem Strömungsmedium und den metallischen Teilen möglich ist.

'Am Endabschnitt 7b des Bolzens 7 ist ein nur in der Figur 2

609853/0623

dargestellter Betätigungsgriff 13 lösbar befestigt. Ferner ist auf dem Vorsprung 2n mittels Schrauben IQ eine Platte 20 befestigt. Diese weist einen kreisbogenförmigen, sich ungefähr über einen Viertelkreis erstreckenden Rand 20a auf, der in regelmässigen Abständen mit Einschnitten 20b versehen ist. Am Betätigungsgriff 18 ist ein federbelasteter Schnapphebel 21 angelenkt, der zusammen mit der Platte 20 eine Einrastvorrichtung bildet. Diese ermöglicht,den Betätigungsgriff in verschiedenen Stellungen zu fixieren. Der kreisbogenförmige Rand 20a der Platte 20 ist an beiden Enden mit einer Nase 20c versehen. Durch diesen beiden Nasen 20c wird der Verschwenkungswinkel des Betätigungsgriffes 18 auf ein Winkelintervall von 9 0° begrenzt.

Wenn der Betätigungsgriff 18 die in der Figur 2 dargestellte Lage einnimmt, befindet sich die mittels der Bolzen 7a und 13 schwenkbar im Gehäuse 1 gelagerte Verschlussklappe 7 in der in den Figuren 1, 3, ^ und 5 dargestellten Schliess-Stellung. Wie aus der Figur 5 ersichtlich ist, liegt dann der Rand der Verschlussklappe 7_S oder genauer gesagt der Polymer-Überzug 8, an dem den Elastomer-Ring 5 bedeckenden Abschnitt 6a des Polymer-Uberzüges 6 an. Dabei wird der Elastomer-Ring 5 etwas deformiert, so dass die Durchgangsöffnung 3 dicht abgeschlossen wird.

Wenn der Betätigungsgriff 18 um 9 0° νerschwenkt wird, gelangt die Verschlussklappe 7 in ihre Durchlass-Stellung, in der die Achse 3 in der Mittelebene der Verschlussklappe 7 verläuft. Das Strömungsmedium kann dann frei durchströmen.

Da der Polymer-Überzug 6 beidseitig der durch die Bohrungen 2a, 2b und senkrecht zur Achse 3 verlaufenden Ebene in Schwalbenschwanz-Ringnuten verankert ist, können sich keine Falten im Polymer-Überzug 6 bilden. Dies ist auch dann der Fall, wenn das das Klappenventil durchströmende Strömungsmedium eine grosse Temperatur von beispielsweise 250° C aufweist.

609853/0623

Im folgenden soll die Herstellung und Montage des Ventils erläutert werden.'

Wenn der Ring 2 des Gehäuses 1 hergestellt ist, wird der Elastomer-Ring 5 eingesetzt und anschliessend der Polymer-Überzug 6 aufgebracht. Desgleichen wird die Verschlussklappe 7 mit dem Überzug 8 versehen. Dann wird die Verschlussklappe 7 in die Durchgangsöffnung 3 eingesetzt, wobei der Bolzen 7a von der Durchgangsöffnung 3 her schräg zur Achse der Bohrung 2a in die letztere eingeführt wird. Anschliessend wird der Zapfen 13 von aus sen her in die Bohrung 2b eingeführt, so dass er in die Verschlussklappe 7 eingreift und diese hält. Dann werden die Dichtungselemente 9» 10, 17 sowie die beiden Lagerbuchsen 11 und 15 eingesetzt und befestigt. Schliesslich werden noch die Platte 20 und der Betätigungsgriff 18 befestigt.

Da der Zapfen 13 von der Verschlussklappe 7 lösbar ist, kann das Klappenventil ohne weiteres in umgekehrter Reihenfolge wieder zerlegt werden.

Bei der Verwendung wird das Klappenventil beidseitig an Leitungsteile angeflanscht, die bei den Stirnflächen 2h des Ringes 2 am Überzug 6 anliegen. Falls dies erforderlich ist, können die Stirnflächen 2h mit einer zusätzlichen Ringnut versehen werden, in der unter dem Überzug 6 ein gummielastischer Ring angeordnet ist.

Selbstverständlich kann das Klappenventil noch in anderer V/eise modifiziert werden. Beispielsweise können im Bereich der Durchgangsöffnung 3 zusätzliche Schwalbenschwanznuten zur Verankerung des Überzuges 6 vorgesehen werden.

Des weitern kann der lösbare Zapfen 13 anders ausgebildet sein und die Verschlussklappe 7 in anderer Weise halten. Der lösbare Zapfen könnte beispielsweise eine durchgehende Längsbohrung aufweisen und mit der Verschlussklappe verschraubt sein. Ferner muss er auch nicht unbedingt drehfest mit der Verschlussklappe verbindbar sein.

6 0 9853/0623

Es ist natürlich ohne weiteres möglich, den mit der Verschlussklappe zusammenhängenden Zapfen 7a durch einen lösbar mit der Verschlussklappe verbundenen Zapfen su ersetzen. In diesem Fall könnten beide Zapfen von aus sen her in die ?r.ohrungen eingesteckt und dann mit der Verschlussklappe verbunden v/erden.

609853/0623

Claims

PATENTANSPRÜCHE

. Klappenventil, das ein Gehäuse mit einer Durchgangsöffnung und zwei senkrecht zu deren Achse verlaufenden, sich gegenüberstehenden, miteinander fluchtenden Bohrungen und eine Verschlussklappe aufweist, die mittels zweier in die Bohrungen hineinragender Zapfen schwenkbar gelagert ist, wobei die die Durchgangsöffnung bildende Fläche des Gehäuses mit einem fluorhaltigen, einteiligen Polymer-Überzug insbesondere einem Fluoräthylenpropylen-, Polytetrafluoräthylen- oder einem Trifluormonochloräthylen-Überzug, versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) einen die Durchgangsöffnung (3) begrenzenden, einstückigen Ring (2) aufweist, der auf jeder Seite einer durch die beiden Bohrungen (2a, 2b) und senkrecht zur Achse (4) der Durchgangsöffnung (3) verlaufenden Ebene mit mindestens einer Ringnut (2k, 2m) versehen ist, dass der Polymer-Überzug (6) in diesen Ringnuten (2k, 2m) verankert ist, dass mindestens einer der Zapfen (7a, 13) von der Verschlussklappe (7) lösbar ist, dass die Bohrung (2b), in die der letztere hineinragt, eine Durchgangsbohrung ist und dass diese, die Verschlussklappe (7) und der von dieser lösbare Zapfen (13) derart ausgebildet sind, dass der letztere von aussen her in die Bohrung (2b) einsetzbar ist, so dass er die Verschlussklappe (7) schwenkbar hält.
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es nur einen von der Verschlussklappe (7) lösbaren Zapfen (13) aufweist, dass die Verschlussklappe (7) und der andere Zapfen (7a) aus einem Stück bestehen und dass die Bohrung (2a), in die der letztgenannte Zapfen (7a) hineinragt, derart ausgebildet ist, dass der Zapfen (7a) von der Durchgangsöffnung (3) her schräg zu ihrer Achse in sie einführbar ist.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringnuten (2k, 2m), in denen der Polymer-Überzug (6) veran-

609853/0623

-11 kert ist, ein schwalbenschwanzförmiges Profil aufweisen.

H. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlussklappe (7) aus Metall besteht, ein Sackloch (7c) aufweist und inklusive der das Sackloch (7c) begrenzenden Plächenabschnitte von einem Polymer-Überzug (8) bedeckt ist und dass der von der Verschlussklappe (7) lösbare Zapfen (13) in das Sackloch (7c) hineinragt.

609853/0623