DE2552524B2 - Absperrklappe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Absperrklappe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Absperrplatte ist aus der FR-PS 14 72 745 bekannt, bei der jedoch keine selbstverstärkende Abdichtung in beiden Strömungsrichtungen erzielbar ist, zumal der Widerstand der Lippe gegen eine druckbedingte Verbiegung in den konkaven Raum der Sitzdichtung im Vergleich zum Widerstand gegen eine Querschnittverschwenkung klein und ein Druckaufbau auf der konkaven Seite der Sitzdichtung unmöglich, ist Hierbei ist auch ausgeschlossen, daß der Werkstoff für die Sitzdichtung, vorzugsweise Stahl, einen so geringen Formänderungswiderstand aufweisen darf, daß er seine Verschwenkung der Sitzdichtung um ihre Einspannstelle möglich macht. In diesem Falle würde der verschwenkbare Teil der Sitzdichtung infolge der noch größeren Verformbarkeit der Lippe bei Beaufschlagung von der konkaven Seite her aus dem Raum zwischen dem Gehäuse und dem Rand der Klappenscheibe herausgepreßt werden.

Ferner ist aus der DE-PS 20 38 905 eine Absperrvorrichtung und insbesondere ein Drosselklappenventil bekannt, bei dem die Abdichtung in der Schließstellung unabhängig von der Strömungsrichtung durch die Wirkung des Mediumdruckes verbessert wird, indem die Sitzdichtung einen Dichtwulst und einen äußeren, sich an diesen anschließenden radia! verlaufenden und zwischen zwei Gehäuseteilen eingeklemmten Befestigungsflansch aufweist.

Zu einem entsprechenden Zweck wird gemäß dem DE-GM 66 07 712 ein Sitzdichtungsring vorgesehen, dessen Dichtungsfläche durch zwei Randwülste gebildet wird, von denen jeweils einer von Zuflußdruck auf die ihn umgebende Sitzfläche preßbar ist, wobei der Dichtungsring am Rand der Klappenscheibe festgehalten wird.

Außerdem ist aus der GB-PS 12 26 327 eine Sitzdichtung für eine Klappenscheibe bekannt, bei der die Sitzfläche derart gestaltet ist, daß sie beim Schließen des Absperrorgans eine relativ große Berührungsfläche zwischen der Klappenscheibe und der Sitzdichtung liefert und sich unter hohem Druck gegen die Klappenscheibe deformiert, zu welchem Zweck die Dichtfläche der Sitzdichtung in Bezug auf die Durchflußrichtung allgemein schräg verläuft und zwei zueinander geneigte Flächen besitzt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Absperrklappe nach dem Oberbegriff des Anspruchs I zu schaffen, bei dem Abdichtung in der Schließstellung unabhängig von der Strömungsrichtung durch die Wirkung des Mediumdruckes verstärkt wird.

Diese Aufgabe wird entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den

Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert

Die F i g. 1 und 2 zeigen schematisch im Schnitt zwei vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Absperrklappe.

Die F i g. 3 zeigt im Aufri3schnitt zwei Ausführungsformen mit Sid dichtungen aus Blech, wogegen

die Fig.4 eine Sitzdichtung einer Absperrklappe iu zeigt, die aus einer Kunststoff-Metall-Kombination besteht

Gemäß F i g. 1 ist eine Klappenscheibe 1 in einem Gehäuse 2 schwenkbar gelagert und weist in Form eines außerhalb der Schwenkachse 10 verlaufenden Umfangs- <⁵ randes eine einen Ringwulst bi'dende Sitzfläche 3 auf, die nicht mit der im wesentlichen kugeligen Hüllfläche 4 über die verschiedenen Schwenkstellungen dieser Klappenscheibe 1 übereinstimmen muß. In dem mit dem Umfangsrad der Klappenscheibe 1 dichtend zusammenwirkenden Ringbsreich 5 des Gehäuses 2 ist eine Sitzdichtung 6 befestigt wobei es nicht wej^ntlich ist aus welchem Material diese besteht Sie ist im Radialschnitt winkelförmig gebogen und weist einen ringförmigen Steg 7 auf, der unter Bildung einer kegeligen Fläche nach innen ragt; an seinem nicht eingespannten Innenrand schließt eine abgebogene Lippe 8 an, die in der dargestellten Schließstellung an der Sitzfläche 3 der Klappenscheibe t mit einer dichtenden Preßkraft anliegt Die Sitzdichtung 6 stützt sich dabei einerseits nahe dem nicht eingespannten Rand des Stegs 7 an einer mit dem Gehäuse 2 fest verbundenen Abstützung 9, andererseits mit seiner Lippe 8 an der Sitzfläche dichtend an. Bei Beaufschlagung aus einer gegen die Lippe 8 wirkenden Richtung i"> (d. h. von der Schwenkachse 10 her) gegen die konkave Seite der Sitzdichtung 6 wird die zwischen Lippe 8 und Randbereich der Klappenscheibe 1 auftretende abdichtende Preßkraft noch erhöht, indem die Lippe 8 durch den Druck fjster gegen die Sitzfläche 3 der Klappen- ·»< > scheibe 1 gepreßt wird, wobei sich der nicht eingespannte Rand des Stegs 7 bei 9 am Gehäuse 2 abstützt. Bei Beaufschlagung in der Gegenrichtung, also gegen die konvexe Seite der Sitzdichtung 6, baut sich ein Druck zwischen der Abstützung 9 und dem Steg 7 auf, 4> was — in.· Radialschnitt betrachte» — eine Kraft in Richtung einer Verschwenkung der Sitzdichtung 6 von der Abstützung 9 weg zur konkaven Seite der Sitzdichtung6 hin hervorruft.

Die Hüllkurve 11 der möglichen Lagen der Sitzdich- ><> tung 6 ist strichpunktiert eingezeichnet und es ist ersichtlich, daß sie die Sitzfläche 3 einschließt. Der Steg 7 ist relativ breit und nur entsprechend einer Tellerfeder schwach kegelig ausgebildet, so daß er bei Druckbeaufschlagung von der konvexen Seite her relativ leicht v> verschwenkbar ist; die Lippe 8 ist bei einer solchen Beaufschlagung unter der Annahme, daß die ganze Sitzdichtung 6 aus einem Material etwa gleicher Wandstärke besteht, dagegen nur schwer gegen den Steg 7 hin verschwenkbar, weil der diesem Druck w> ausgesetzte Teil der Lippe 8 relativ kurz ist. Daher ist bei einer Druckbeaufschlagung auf die dem freien Lippenende abgewandten Seite der Sitzdichtung 6 die infolge der Querschnittsverschwenkung der Sitzdichtung 6 sich erhöhende Preßkraft der Lippe 8 größer als *>^Λ> jene durch die gleiche Druckbeaufschlagung bedingte Kraft, welche die Lipf i 8 gegen den Steg 7 hin verdrehen und von der Sitzfläche 3 abheben will: somit tritt auch ein selbstvurstärkender Dichteffekt auf. Es sei erwähnt daß die Notwendigkeit bzw. Ausbildung einer Abstützung 9 von der Dimensionierung der Sitzdichtung 6 und von den Druckverhältnissen abhängt; eine Abstützung 9 ist dann unbedingt erforderlich, wenn bei Druckbeaufschlagung von der konkaven Seite her sich die Lippe 8 mit dem Steg 7 gegen die konvexe Seite verschwenken würde, bis die Lippe 8 den Kontakt mit der Sitzfläche 3 verliert Die Form dieser Abstützung 9 kann verschieden sein, insbesondere vollkomme.ii dem Steg 7 der Sitzdichtung 6 angepaßt (bei 12 strichpunktiert gezeichnet) oder (wie voll bei 9 gezeichnet) nur am freien Rand. Es muß aber immer durch geeignete Ausbildung der einander berührenden Oberflächen von Sitzdichtung 6 und Abstützung 9 dafür gesorgt werden, daß Medium unter Dnick tatsächlich zwischen Abstützung 9 und Dichtflächen eindringen kann. Die Abstützung 9 kann — wie nicht dargestellt — aber auch progressiv wirksam sein, d. h. mit zunehmender Verschwenkung bei Druckbeaufsc'öagung gegen die konkave Seite den Abstüizpunkt im;nf.r weiter gegen den nicht befestigten Rand des Steges 7 verschieben und damit die Stützwirkung verstärken. Eine auf der konkaven Seite der Sitzdichtung 6 gestrichelt eingezeichnete Abstützung 13 ist nur dann erforderlich, wenn bei Beaufschlagung der Sitzdichtung 6 von der konvexen Seite her eine zu starke Durchwölbung des Stegs 7 auftreten würde, wobei aber eine den selbstverstärkenden Dichteffekt gewährleistende Verschwenkbarkeit gesichert bleiben muß.

Die gleichen Voraussetzungen für einen selbstverstärkenden Dichteffekt in beiden Druckrichtungen sind auch beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 2 gegeben, wobei eine Sitzdichtung 21 unter Verwendung einer Klemmscheibe 22 mit der Klappenscheibe 23 verbunden ist. Die zugeordnete Sitzfläche ist in Form eines Ringwulstes 25 in der Ringzone 24 am Gehäuse 26 vorgesehen, so daß sich wieder eine Berührung mit der Lippe 29 der Sitzdichtung 21 längs einer ringförmigen Sitzfläche ergibt. Diese ist — im Radialschnitt gesehen — von der Hüllkurve 27 aller Schwenkstellungen der Sitzdichtung 21 von dessen konvexer Seite eingeschlossen. Auch hier sind unter der Annahme einer konstanten Wanddicke die im letzten Absatz genannten Formänderungsbedingungen gegeben, wobei eine Verschwenkung der Sitzdichtung 21 bei Beaufschlagung gegen die konvexe Seite nur im Sinne einer Verschwenkung von der mit der Klappenscheibe 23 verbundenen Abstützung 28 weg möglich ist. Die Abstützung 28 kann sich auch — wie gestrichelt gezeichnet — über die gesamte Kegelform des Steges erstrecken; außerdem kann eine mit der Klappenscheibe 23 verbundene Abstützung 30 auf der anderen Stegseite vorgesehen sein.

Es sind grundsätzlich auch jene Ausführungsformen möglich, bei welchen die Sitzdichtung spiegelbildlich zu den Anordnungen gemäß Fig. 1 und 2 ausgebildet sind; in diesen Fällen muß allerdings der Steg eine größere Kegelneigung aufweisen, damit die Hüllkurve aller möglichen Schwel.klagen der Sitzdichtung die ringförmige Sitzfläche einschließen kann. Bei gleichförmiger Wanddicke besteht dann Gefahr, daß wegen der größeren Kegelneigung des Steges unter Druckeinwirkung von der konvexen Seite nur schwer verschwenkbar ist, so daß sich der dadurch bedingte selbstverstärkende Effekt nicht einstellt.

Die aus Fig.3 ersichtliche Ausführungsform weist Sitzdichtungen aus Stahlblech auf und besteht aus einem Gehäuse 41 mit rohrartieem eeraden Diii-phonnc in

dem in Lagern 42 eine Betätigungswelle 43 für eine Klappenscheibe 52 gelagert ist. Die Welle 43 weist am unteren Ende einen Bund 44 auf, der im Zusammenwirken mit einem nach außen abgedichteten, durch Schrauben 45 befestigten Deckel 46 eine Axialverschiebung der Welle 43 verhindert; am anderen oberen Ende durchsetzt die Welle 43 das Gehäuse 41, das mit Stopfbüchsenringen 47 und einer StopfbUchsenbrille 48 abgedichtet ist. Am Wellenende ist ein Vierkantzapfen 49 zur Betätigung vorgesehen; auf diesem Vierkantzapfen 49 sitzt auch ein Anschlag 50 zur Begrenzung der Schließ- und Öffnungsbewegung, wobei an dem Anschlag 50 im Zusammenwirken mit einem nicht gezeichneten Betätigungsgriff Arretiereinrichtungen für die Stellung der Klappenscheibe 52 möglich sind. Im Bereich des Durchgangs durchsetzt die Welle 43 die Bohrung der Klappenscheibe 52, die mittels zweier abgeflachter Kegelstifte 51 mit der Welle 43 drehbar, gegen die axiale Verschiebung geSiiiiei i, verbunden ist.

Bei Ausbildung gemäß der oberen Hälfte der Zeichnung ist die Sitzdichtung, deren Funktion bereits in F i g. 1 erläutert ist, mit dem äußeren Rand des Steges 62 im Gehäuse befestigt, und zwar mittels eines Einpreßringes 60, der in die den Rand der Sitzdichtung aufnehmende Nut unter Erweiterung eingepreßt ist. Die Verschwenkung der Sitzdichtung ist durch eine am Gehäuse 41 bzw. an einem mit dem Gehäuse 41 verbundenen Stützring 61 vorgesehene Kegelfläche 64 begrenzt. In der eingezeichneten Schließstellung wirkt die Sitzdichtung mit ihrer Lippe 63 unter Ausübung einer dichtenden Preßkraft mit einer metallischen Sitzfläche am Umfangsrand der Klappenscheibe 52 zusammen, wobei der Steg 62 an der Kegelfläche 64 des eingesetzten Stützringer 61 anliegt. Vor dem Einbau kann die Neigung des Steges 62 eine andere sein, wodurch dieser nach dem Einbau, insbesondere in Schließstellung, bereits vorgespannt ist.

Bei der Ausführungsform gemäß der unteren Hälfte von Fig. 3 ist eine aus Blech bestehende Sitzdichtung 79, die den schematischen Aufbau und die Funktion gemäß Fig. 2 hat, am Umfangsrand der Klappenscheibe 52 vorgesehen. Auch in diesem Fall ist die Verschwenkung der Sitzdichtung 70 nach beiden Richtungen hin durch konische Flächen 73 an der Klappenscheibe 52 selbst bzw. an einem zusammen mit dem inneren Sitzdichtungsrand an der Klappenscheibe 52 (bei 71) verschweißten Stützring 72 begrenzt. Die Sitzfläche, an der die Lippe 74 der Sitzdichtung unter Ausübung einer dichtenden Preßkraft anliegt, ist die

Ί Stirnfläche eines Dichtungsringes 75 in Konusform, der mittels eines Halteringes 76 im Gehäuse 41 befestigt ist. Die Ausführungsform nach F i g. 4 zeigt eine Sitzdichtung 83, bei der die Bedingungen für die selbstverstärkende Abdichtung in beiden Druckbeaufschlagungsrich-

in tungen durch Kombination von Formgebung und Materialwahl erreicht werden. Die Sitzdichtung 83 besteht zum Großteil aus einem relativ leicht verformbaren Kunststoff, beispielsweise PTFE, und ist mit ihrem äußeren Rand zwischen zwei Gehäuseteilen 80, 81

π eingeklemmt. Der äußere Rand der Sitzdichtung weist eine Dichtlippe 84 auf, die mit ihrem freien Ende gegen einen im Gehäuse ausgebildeten Keilraum abdichtet. Da die Lippe 84 relativ frei beweglich ist und nur mit ihrem freien Ende gegen das Gehäuse abdichtet, können Wärmedehnungen des Ktinststoffmaterials, die von jenen des Gehäusematerials abweichen, aufgenommen werden. Die Sitzdichtung 83 weist im dargestellten Radialschnitt, abgesehen von der Dichtlippe 84, eine relativ zum Radius gekrümmte Form auf, wobei die

:> konvexe Seite zum Teil im Gehäuse abgestützt ist. Zur Vermeidung einer leichten Verformbarkeit der am Umfangsrand der Klappenscheibe 82 mit Preßkraft anliegenden Lippe 84 ist an der konkaven Seite ein ringförmiger im Querschnitt etwa V-förmiger Steg 85

S" aus Metall eingesetzt. Bei Druckbeaufschlagung von der konkaven Seite her stützt sicli die Sitzdichtung 83 außerhalb seiner Lippe 84 am Gehäuseteil 80 ab, wobei bei zunehmendem Druck die abdichtende Preßkraft auf den Umfangsrand der Klappenscheibe 82 zunimmt. Bei

)) Druckbeaufschlagung gegen die konvexe Seite dringt der Druck über in der Abstützung am Gehäuseteil 80 vorgesehene Oberflächenkanäle zwischen Gehäuse und Sitzdichtung 83 ein und bewirkt eine Kraft in Richtung einer Verschwenkung (Hüllkurve 86) gegen die konkave

4n Sitzdichtungsseite hin, was die abdichtende Preßkraft zwischen Lippe 84 und Umfangsrand der Klappenscheibe 82 erhöht, weil der eingesetzte Steg 85 ein Verschwenken der Lippe 84 nach außen verhindert; dies gilt auch dann, wenn der Druck in die Trennfläche

⁴i zwischen Klappenscheibe 82 und Lippe 84 eindringt.

Hierzu 4 Blatt Zeichnunccn

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Absperrklappe mit einer in einem rohrförmigen Gehäuse mittels einer außerhalb ihrer Ebene verlaufenden Welle schwenkbaren Klappenscheibe, einer entweder am Rande der Klappenscheibe oder an der Gehäuseinnenwand vorgesehenen Sitzfläche und mit einer entweder am Gehäuse oder an der Klappenscheibe befestigten ringförmigen Sitzdichtung aus elastischem Material, die im Radialschnitt gesehen aus einem Befestigungsabschnitt sowie aus einem U-förmigen Abschnitt besteht, dessen einer Schenkel eine die Sitzfläche in der Schließstellung berührende Dichtlippe bildet und dessen anderer Schenkel mit dem Befestigungsabschnitt über einen Steg verbunden ist, der eine Schwenkbewegung des U-förmigen Abschnitts nach beiden Seiten mit einer gegen die Sitzfläche gerichteten Komponente zuläßt, dadurch gekennzeichnet, dsß der Steg (7) der Sitzdichtung (6) sich radial oder höchstens .schwach kegelig bezüglich der Gehäuselängsachse erstreckt und daß eine mit den Befcstigungsstellen der Sitzdichtung starr verbundene Abstützung (9) zur Begrenzung der druckbedingten Bewegung des Steges von der konkaven zur konvexen Seite des U-förmigen Abschnittes hin vorgesehen ist.

2. Absperrklappe nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Sitzdichtung (6; 21) etwa gleichmäßige Wanddicke hat und daß die Lippe (8- 29) unter Bildung eines spitzen Winkels an den radial oder schwach kegelig nach innen bzw. außen ragenden Steg ;7) anschließt.

3. Absperrklappe l.ach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ringfö.· iige Sitzdichtung (6) am Gehäuse (2) befestigt ist, wobei sein Steg (7) radial nach innen oder schwach kegelig nach innen von der Welle (10) der Klappenscheibe (1) weg unter Einschluß eines Winkels von maximal 30° mit dieser verläuft und der freie Rand der Lippe (8) gegen die Welle weist.

4. Absperrklappe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Sitzdichtung (21) an der Klappenscheibe (23) befestigt ist, wobei sein Steg radial nach außen oder schwach kegelig nach außen zur Welle der Klappenscheibe hin unter Einschluß eines Winkels von maximal 30° mit dieser verläuft und das freie Ende der Lippe (29) von der Welle weg weist.

5. Absperrklappe nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Sitzdichtung (6; 21) aus einem deformierbaren Kunststoff besteht und — außer im Bereich der Befestigungsstelle und der an diese anschließenden Bereiche — mit einer Metallversteifung (85) versehen ist.

6. Absperrklappe nach einem der Ansprüche I bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Abstützung (13; 30) vorgesehen ist, die eine druckbedingte Durchbiegung der ringförmigen Sitzdichtung (6; 21) zur konkaven Seite ihres U-förmigen Abschnittes hin begrenzt.

7. Absperrklappe nach einem der Ansprüche 1 bis

6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbauform der ringförmigen Sitzdichtung (6; 21) durch zumindest eine der Abstützungen (9,13; 28,30) bestimmt ist.

8. Absperrklappe nach einem der Ansprüche 1 bis

7, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Sitzdich-

tung (83) aus Kunststoff der Befestigungsabschnitt derselben eine Lippe (84) aufweist, die mit ihrem freien Ende gegen einen Keilraum abdichtet, der an der Klappenscheibe (82) oder ;m Gehäuse (84) durch eine Zylinderfläche und eine Kegelfläche gebildet ist, wobei der Keil winkel vorzugsweise 15° bis 30° beträgt

9. Absperrklappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung (ü, 28) als Radial- oder Segelfläche ausgebildet ist