DE2608161A1 - Klappenventil - Google Patents

Description

Tomoe Valve Co., Ltd. 26. Februar 1976 Osaka, Japan . Gö/Jg - 11 343

Kl appenventi 1

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Klappenventil, in welchem ein scheibenförmiges Ventilglied um einen Ventilschaft dreht.

Die KIappenventiIe nach dem Stand der Technik sind derart, daß ein gewöhnlich kreisförmiger Flügel oder eine kreisförmige Scheibe zwischen einer offenen und geschlossenen Position im Ventilkanal drehbar ist. In der geschlossenen Position liegt das Ventilglied am Ventilsitz an, um eine Dichtung gegen eine Fluldleckage In der unter Druck stehenden Leitung zu verhindern, weiche durch das Ventil gesteuert wird. Es ist bei solchen 'Ventilen wesentlich, daß die Dichtung bei jeder Gelegenheit des Schließens des Ventils über die gesamte Lebensdauer des Ventils ohne häufige Instandsetzung oder Erneuerung des Dichtsitzes vollständig verschließen muß. Da der Ventilsitz Im allgemeinen Abnutzungsbedingungen wie durch Korrosion und Temperaturwechsel oder dergleichen unterworfen Ist, ist es wünschenswert, einen idealen Ventilsitz vorzusehen, welcher gegen derartige Einflüsse vollständig unbeeinflußbar ist.

ORIGINAL INSPECTED

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Klappenventil der eingangs genannten Gattung zu schaffen, welches einfach aufgebaut und zu montieren ist und dabei In geschlossener Position eine sichere Abdichtung des Durchflußkanals und eine sichere Abdichtung nach außen hin gerantiert.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Klappenventil, welches gekennzeichnet Ist durch einen Ventilkörper mit einem Schwalbenschwanz an seiner Inneren Umfangsfläche, einen mit einer den Schwalbenschwanz des VentI1 körpers aufnehmenden, In der äußeren Umfangsfläche befindlichen Schwalbenschwanznut versehenen Ventilsitz, der an der inneren Umfangsfläche eine Ventilsitzfläche aufweist, einen drehbar gelagerten Ventilschaft, der sich durch den Ventilkörper und den Ventilsitz erstreckt und mit einem Ende über den Ventilkörper hinausragt, eine auf dem Ventilschaft befestigte scheibenförmige Ventilklappe mit einer perlpheren Kante, welche dünner ausgebildet ist als der zentrale Bereich, und durch eine ringförmige Dichtanordnung, jeweils angeordnet In der Inneren Fläche der Schaftbohrung im Ventilsitz, die am Ventilschaft anliegt, wobei der zentrale Bereich der Sitzfläche des Ventilsitzes erhaben und höher ausgebildet ist als die Seltenbereiche, wobei der Durchmesser des Ventilsitzes Im zentralen erhabenen Bereich kleiner ist als der Durchmesser der VentI1 klappe.

Bei einem derartigen Ventil wird eine absolute Dichtung zwischen dem Ventilschaft und dem Ventilsitz bewirkt. Weiterhin besteht die Möglichkeit, den Ventilsitz auf der innerenUmfangsfläche des Venti1 körpers anzuordnen, wobei der Ventilsitz dichtend in engem Kontakt mit den Rohrflanschen steht, zwischen denen das Ventil angeordnet ist.

In vorteilhafter Ausgestaltung weist der Ventilsitz an seiner inneren Umfangsfläche einen zentralen erhabenen

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Bereich auf, so daß In geschlossener Position sich das Ventilglied In den erhabenen Bereich des Ventilsitzes eindrückt, und zwar durch eine nachgiebige elastische Verformung des Ventilsitzes.

Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform ist beim erfindungsgemäßen Klappenventil in der Inneren Umfangsfläche einer Bohrung Im Ventilsitz, durch weiche der Ventilschaft ragt, eine Ringnut angeordnet, In der eine Dichtanordnung angeordnet ist, weiche einen ringförmigen Halter und einen O-RIng aufweist, welcher gegen den Ventilschaft drückt.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform gemäß der Erfindung ist In der inneren Umf angsf I äche! des Ventilkörpers ein Schwalbenschwanz vorgesehen. In der äußeren Umfangsf1äche des Ventilsitzes Ist eine korrespondierende Schwalbenschwanznut angeordnet. Ringförmige Vorsprünge, weiche die Schwalbenschwanznut Im Ventilsitz bilden, haben eine runde Form, wogegen die äußere UmfangsfIäche jeder der Vorsprünge von Innen nach außen sich verjüngend konisch ausgeb i]det sind.

Entsprechend einer weiteren Ausbildung Ist der Endbereich eines zylindrischen Teils des Ventilgliedes, durch welches sich der Ventilschaft erstreckt, abgeflacht ausgebildet, wobei sich diese Abflachung zur Peripherie des VentiIgIiedes erstreckt, wobei der Ventilsitz so ausgebildet ist, daß dieser an der Abflachung des VentlIgliedes anliegt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines In den beigefügten Zeichnungen rein schematisch dargestellten Ausführungsbelspiels. Es ze t gen:

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FIg. 1 einen Längsschnitt eines Klappenventils mit einer im geschlossenen Zustand sich befindlichen Ventilklappe,

Fig. 2 eine Ansicht des teilweise geschnittenen Ventilkörpers, Ventilsitzes und der teilweise geschnittenen Ventilklappe gemäß Fig. 1, wobei diese Teile außei— halb des Zwischenraums zwischen den Stirnflächen der Rohrflansche dargestellt sind und wobei sich die Ventilklappe In geöffneter Position befindet,

Fig. 3 einen Teilschnitt des Vent!1 körpers, des Ventilsitzes, der Ventilklappe und der Ventildichtanordnung entlang der Achse des VentiI schaftes,

Fig. 4 einen Teilschnitt des VentiI körpers des Ventilsitzes und der Ventilklappe,

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer Ventilklappe und

FIg. 6 eine teilweise geschnittene Vorderansicht eines Klappenventils mit geschlossener Ventilklappe.

Ein Klappenventil 10 besteht Im wesentlichen aus einem Ventilkörper 11, einem Ventilsitz 12, einem Ventilschaft 13, einer Ventilklappe 14 und einer Dichtanordnung 15 und ist zwischen zwei Rohrflansche 16 angeordnet. Ein derartiges Ventil dient der Steuerung des Fluidflusses durch Öffnen und Schließen eines Strömungsweges 17.

Der Ventilkörper 11 weist an seiner inneren Umfangsflache einen Schwalbenschwanz 21 auf. Ringförmige Vorsprünge 22 und ringförmige Nuten 23 haben entsprechend der Darstellung in FIg. 3 Kreisform. Mit 24 ist der Hals des Venti1 körpers bezeichnet. Der Ventilschaft 13 befindet sich auf der

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Achse, die durch den Zentra1bereich des Ventilhalses 24 und des Ventϊ1körpers verläuft und durchdringt den Ventilsitz und den Venti1 körper.

Der Ventilsitz 12 hat eine rlngähnllche Form. In der äußeren UmfangsfIäche des Ventilsitzes befindet sich eine Schwalbenschwanznut 27, welche mit der Schwalbenschwanznut 21 des VentiI körpers 11 korrespondiert. Der Ventilsitz 12 liegt an der innen UmfangsfIäche des Vent I I körpers 11 an. Der Ventilkörper 11 besteht aus Metall, während der Ventilsitz 12 aus synthetischem Gummi oder Plastik besteht, welches ausgezeichnete verschleißfeste, elastische und dauerhafte Eigenschaften besitzt. Der Ventilsitz 12 hat in Fließrichtung des Fluids eine größere Breite als der Ventilkörper 11 und steht leicht über den Ventilkörper 11 vor, so daß, wenn das Klappenventil zwischen die Rohrflansche 16 eingeführt und verbolzt wird, der Ventilsitz 12 durch die Rohrflansche 16 zusammengepreßt wird. Auf diese Weise werden zwei Seitenflächen 28 des Ventilsitzes 12 und die Rohrflansche durch die Nachgiebigkeit des synthetischen Gummis oder Kunststoffs in engen Kontakt miteinander gebracht. Zugleich wird zwischen dem Klappenventil und den Rohrflanschen ohne die Verwendung einer Dichtmanschette für das Rohr eine Dichtung erz i e 11.

Ringförmige Vorsprünge 29 des Ventilsitzes haben eine abgerundete Form und nach außen gerichtete Flächenbereiche 29b, die sich vom Bereich größten Durchmessers 29a des Ventilsitzes nach außen.erstrecken. Die konusartig sich verjüngenden Außenflächen 29b der Vorsprünge 29 liegen mit dem kleineren Durchmesser an den Seltenflächen 28 und mit dem größeren Durchmesser an der Seite der gegenüberliegenden Flächen. Der Winkel θ der Neigung der konusförmigen Oberflächen ( Fig. 4) beträgt vorzugsweise 15-20 , kann aber auch einen anderen Wert betragen. Die Innere UmfangsfIäche

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des Vent I I körpers 11 weist natürlich ebenfalls eine konusartige Innenfläche mit den Nuten 23 auf, die mit den konusförmigen Oberflächen 29b des Ventilsitzes 12 im Eingriff stehen. Infolge der geneigten bzw. konusförmlgen Oberflächen 29b hat der Ventilkörper 11 eine Form, weiche den Ventilsitz 12 überdeckt. Wenn der Ventilkörper sich zwischen den Rohrflanschen befindet, kann der Ventilsitz nicht mehr vor den Seitenflächen des VentiI körpers vorstehen. Da die Vorsprünge 22 und 29 eine runde Form haben, fügen sich Ventllkörper und Ventilsitz gut Ineinander, so daß ein Loslösen verhindert wird. Der Ventilsitz bleibt über die gesamte Lebensdauer an seinem festen Sitz.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt entlang des Vent I I schaftes 13, welcher durch den Ventllkörper 11 und den Ventilsitz 12 ragt. Weiterhin ist die Dichtanordnung 15 dargestellt. Die Dichtanordnung 15 weist einen O-Ring 31 auf, welcher fest am Ventilschaft 31 anliegt, wobei ein fest in eine Ringnut 33 in der Inneren UmfangsfIäche des Ventilsitzes angeordneter ringförmiger Halter 34 den O-Ring 31 aufnimmt.

Der Durchmesser der inneren Umfangsf1äche des horizontalen Teils 34a des Halters 34 ist größer als der des Ventilschaftes 13. Der innere Durchmesser des vertikalen Teils 34b ist so gewählt, daß das vertikale Teil 34b den O-Ring zentripetal von außen gegen den Ventilschaft drückt. Der O-RIng 31 liegt dicht am Ventilschaft an und wird durch den Halter 34 gegen diesen gezwungen. Die Reaktionskraft dieser Druckkraft auf den O-Ring wirkt auf die Innere Umfangsflache des vertikalen Teils 34b des Halters, so daß zwischen dem Ventilsitz 12 und dem Ventilschaft 13 eine perfekte Dichtung erreicht und durch eine einfache Anordnung eine FIuId-Leckage wirkungsvoll verhindert wird. Wenn die Dichtung zwischen der Ventilklappe 14 und dem

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•f.

Ventilsitz 12 als erste grundsätzliche Dichtung angesehen wird, so kann man die vorbeschriebene Dichtung Im Wirkungsablauf als zweite Dichtung bezeichnen, die bewirkt, daß weiterhin eine FiuId-Leckage aus dem Ventil heraus verhindert werden kann.

Der Ventilschaft 13 durchdringt den Ventilsitz 12 an zwei Stellen, so daß zwei Dichtanordnungen 15 am Klappenventil 10 entsprechend der Darstellung In Fig. 1 vorgesehen sind. Jede der Dichtanordnungen kann In der Nähe der äußeren Umfangsflache des Ventilsitzes oder an einem weiteren Innenbereich daran angeordnet werden. Der Halter 34 besteht vorzugsweise aus einer Aluminiumlegierung oder rostfreiem Stahl. Der Halter 34 ist fest im Ventilsitz eingebettet, und zwar möglichst nahe einer möglichen Leckagequelle.

Der Ventilkörper 14 hat eine scheibenförmige Außenform entsprechend der Darstellung in den Fig. 5 und 6. Die Klappe ist mit einem zylindrischen Teil 37 versehen, durch welches sich der Ventilschaft 13 erstreckt. Die Ventilklappe ist so ausgebildet, daß sie zu ihrer Peripherie hin dünner wird und so daß die periphere Kante entsprechend der Darstellung in Fig. 4 eine konvergierende Form aufweist, Diese periphere Kante 38 Ist dadurch konvergierend ausgebildet, daß diese von jeder Seite abgeschrägt wird. Alternativ kann die Ventilklappe in einer Form gegossen werden, wobei die periphere Kante 38 eine abgerundete Form aufweist.

An den Enden des zylindrischen Teils der Ventilklappe 14, weiche die periphere Kante 38 schneiden, sind abgeflachte Bereiche 39 vorgesehen, die sich quer zum Ventilschaft 13 erstrecken.

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Teile der peripheren Kante 38 sind in der Nähe jeden Endes des zylindrischen Teils 37 als abgeflachte Flächen 40 ausgebildet, die sich von den flachen Bereichen 39 erstrecken. Infolge der Ausb I I durg d i eser Flächen 40 können die anderen Teile der peripheren Kante abgeschrägt werden, ohne die flachen Bereiche 39 zu beschädigen. Die flachen Bereiche stehen in engem Kontakt mit einem flachen Bereich 41 des Ventilsitzes 12, so daß selbst während der Drehung der Ventilklappe eine Leckage zwischen der Ventilklappe und dem Ventilsitz verhindert wird. Wenn an den flachen Bereichen 39 ein Anschnitt durch Abschrägen vorgesehen wird, so kann das Fluid durch diesen Anschnitt hindurch lecken. Durch die flachen Bereiche 39 und die sich von diesen erstreckenden Flächen 40 wird die Dichtung zwischen dem Ventilsitz 12 und der Ventilklappe 14 erreicht.

Die Ventilklappe 14 ist auf dem Ventilschaft 13 durch Befestigungsmittel 35 befestigt. Jedes dieser Befestigungsmittel 35 weist einen konischen Bolzen, eine Mutter und einen Sprengring auf.

Die innere UmfangsfIäche des Ventilsitzes 12 bildet eine Sitzfläche für die Venti1 klappe. Die gesamte Innenumfangsfläche hat außer den flachen Bereichen 41 für den Kontakt mit den beiden flachen Bereichen 39 der Ventilklappe einen Querschnitt dzw. eine Form entsprechend Fig. 4. Wie sich aus Fig. 4 ergibt, weist in Fließrichtung des Fluids, d. h. in Richtung der Breite des Ventilsitzes, die innere Umfangsfläche des Ventilsitzes keinen gleichmäßigen Durchmesser auf. Der zentrale Bereich Ist angehoben und hat einen kleineren Durchmesser als die beiden Seitenbereiche. Der zentrale erhabene Bereich 42 hat eine konvexe Form und setzt sich In weichem Übergang in die beidseitig befindlichen zylindrischen Bereiche 43 fort. Jeder Eckbereich

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der zylindrischen Bereiche 43 und der Seitenflächen 28 sind abgerundet.

Der Durchmesser des höchsten Punktes des zentralen erhabenen Bereiches 42 ist geringer als der Durchmesser der Ventilklappe 14. Dadurch drückt die Venti!klappe 14 in geschlosse ner Position den höchsten Bereich des zentralen erhabenen Bereichs in radiale Richtung. Wenn sich die Ventllklappe in der geschlossenen Position befindet, drückt der zentrale erhabene Bereich 42 nachgiebig gegen die periphere Kante der VentiIkIappe, wodurch abdichtend der Fluldfluß unterbrochen wird. Dabei wird der Ventilsitz im Grenzbereich zwischen dem zentralen erhabenen Bereich und den zylindrischen Bereichen deformiert. Dadurch wird eine Deformation in den übrigen Bereichen des Ventilsitzes verhindert, die ein Abdichten zwischen dem Ventilsitz und den übrigen Teilen beeinträchtigen würde.

Der flache Bereich 41 des Ventilsitzes 12 hat eine größere Dicke als die übrigen Teile. Gewöhnlich wird, sofern der Bereich, durch den der Ventilschaft hindurchdringt, eine große Dicke hat, nur eine unvollständige Abdichtung zwischen dem Ventilsitz und dem Ventilschaft bewirkt. Jedoch Ist die Dicke des Ventilsitzes angepaßt, wenn die Dichtanordnung 15 im Bereich der großen Dicke des Ventilsitzes wie zuvor erwähnt eingebettet ist, so daß eine vollständige Dichtung sichergestellt wird.

Der Ventilschaft 13 ist drehbar im Ventilkörper 11 und im Ventilsitz 12 angeordnet. Ein Ende des VentI1 schaftes ragt nach außen aus dem Ventilkörper 11 heraus und ist mit einer Paßfeder versehen oder weist ein Vierkantende auf, so daß der Ventilschaft mittels eines Handrades oder dei— gleichen (nicht dargestellt) gedreht werden kann.

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Das Klappenventil 10 der vorerwähnten Ausbildung ist an den Rohrflanschen 16 mittels einer Vielzahl Bolzen 45 befestigt. Die Befestigung des KIappenventiIs kann lediglich dadurch vorgenommen werden, daß dieses mit den Rohi— flanschen gehalten wird. Dann kann das Ventil in Umfangsrichtung verschoben werden. Vier Befestigungsbereiche 47 weisen eine Bolzenbohrung 46 auf, die sich im Ventilkörper befinden. Darüber hinaus sind an der peripheren Oberfläche des Venti1 körpers 11 Ausnehmungen 48 vorgesehen, in die die Bolzen eingelegt werden können. Im Falle des In Fig. und 6 dargestellten Klappenvent I Is 10 erfolgt die Befestigung der Rohrflansche 16 mittels zwölf Bolzen. Die Zahl der Bolzen Ist natürlich nicht auf zwölf begrenzt und darüber hinaus kann das Ventil nicht nur mittels der Roh]— flansche, sondern direkt an anderen Einrichtungen befestigt werden.

Patentansprüche:

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Claims (3)

1. Patentansprüche :

   ( 1'.'. Klappenventil, gekennzeichnet durch einen Ventilkörper (11) mit einem Schwalbenschwanz (21) an seiner inneren UmfangsfIäche, einen mit einer den Schwalbenschwanz (21) des VentiI körpers aufnehmenden, in der äußeren UmfangsfIäche befindlichen Schwalbenschwanznut versehenen Ventilsitz (12), der an der inneren UmfangsfIäche eine Ventilsitzfläche aufweist, einen drehbar gelagerten Ventilschaft (13), der sich durch den Ventilkörper (11) und den Ventilsitz (12) erstreckt und mit einem Ende über den Ventilkörper (11) hinausragt, eine· auf dem Ventilschaft (13) befestigte scheibenförmige Ventilklappe (14) mit einer peripheren Kante (38), weiche dünner ausgebildet ist als der zentrale Bereich, und eine ringförmige Dichtanordnung (15), jeweils angeordnet in der inneren Fläche der Schaftbohrung im Ventilsitz, die am Ventilschaft (13) anliegt, wobei der zentrale Bereich (42) der Sitzfläche des Ventilsitzes (12) erhaben und höher ausgebildet ist als die Seitenbereiche, wobei der Durchmesser des Ventilsitzes im zentralen erhabenen Bereich (42) kleiner Ist als der Durchmesser der Ventiiklappe (14).
2. 2. Klappenventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzei chnet, daß die Dichtanordnung (15) aus einem O-Ring (31), welcher am Ventilschaft (13) anliegt, und einem Halter (34) besteht, welcher den O-Ring (31) aufnimmt und fest in einer Ringnut (33) in der inneren Umfangsflache der Schaftbohrung des Ventilsitzes (12) eingebettet ist.
3. 3. Klappenventil nach den Ansprüchen 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei

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   ringförmige Vorsprünge (29) am Ventilsitz (12) einander entgegengesetzt zur Bildung der Schwalbenschwanznut (27) angeordnet und an den zwei gegenüberliegenden Flächen rund ausgebildet sind, wobei die Außenfläche der Vorsprünge (29) abgeschrägt konusförmig ausgebildet sind, und zwar mit dem größeren Durchmesser zum Ventilschaft hin.

   Klappenventil nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilklappe (14) aus einem radialen zylindrischen Teil (37) besteht, durch welches sich der Ventilschaft (13) erstreckt, wobei jedes Ende des zylindrischen Teils (37) mit einem abgeflachten Bereich (39) versehen ist, der sich zur peripheren Kante (38) der Ventilklappe (14) quer zum Ventilschaft (13) erstreckt, und daß der Ventilsitz (12) mit flachen Bereichen (41) versehen ist, die an den flachen Bereichen (40) der Ventilklappe anliegen.

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