DE2608161C2 - Klappenventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Klappenventil mit röhrenförmigem Ventilgehäuse nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Ein derartiges Klappenventil ist bereits aus der GB-PS 13 02 440 bekannt. Bei derartigen Klappenventilen ist der Ventilsitz das am stärksten beanspruchte Verschleißteil, durch das die Qualität der erzielten Abdichtung in erster Linie bestimmt wird. Durch häufige Betätigung des Ventils, aber auch durch Korrosion und Temperatureinflüsse, wird der Ventilsitz bereits nach relativ kurzer Zeit deformiert und kann daher seine Abdichtungsfunklion nicht mehr optimal erfüllen. Bei dem Klappenventil nach der GB-PS 02 440 sind die in die Schwalbenschwanznut eingreifenden Vorsprünge so ausgebildet, daß das Ventil leicht zwischen zwei voneinander beabstandete Flansche einer Rohrleitung montiert werden kann, weil die auf der Außenseite des Klappenventils liegenden Enden der Vorsprünge im wesentlichen parallel zur Axialrichtung des Ventilgehäuses sind. Hinsichtlich einer optimalen Abdichtung ist eine solche Ausbildung der Vorsprünge des Ventilsitzes jedoch ungünstig, weil diese Vorsprünge beim Auftreten von Saugkräften im Inneren des Ventilgehäuses dazu neigen, aus der Schwalbenschwanznut herausgezogen zu werden. Ferner ist bei diesem Klappenventil an dem Ventilsitz die innere Umfangsfläche, die zur Abdichtung mit dem äußeren Rand der Ventilklappe zusammenwirkt, im Querschnitt geradlinig ausgebildet, so daß die Ventilklappe bei ihrer Schließbewegung auf einem relativ langen Weg mit dem Ventilsitz in Eingriff ist. Der Ventilsitz neigt daher zu einem seitlichen Verrutschen, dem durch einen umlaufenden Vorsprung am Ventilsitz, der in eine entsprechende Nut im Ventilgehäuse eingreift, entgegengewirkt werden muß. Ferner ist eine beträchtliche Dicke des Ventilsitzes erforderlich, um eine gleichmäßige

ίο Verteilung der Kompressionskräfte zu bewirken, so daß der Ventilsitz trotz seiner Deformierung einen guten Kontakt mit dem Ventilgehäuse bewahrt

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, ein Klappenventil der eingangs genannten Art zu schaffen, das sowohl eine leichte Montage des Ventilsitzes am Ventilgehäuse als auch bei geringer Abnutzung des Ventilsitzes eine optimale Abdichtung selbst dann gewährleistet, wenn auf der Innenseite des Ventilgehäuses ein Vakuum herrscht.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs gelöst.

Ein Klappenventil mit rohrförmigem Ventilgehäuse, das nicht alle die im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Merkmale enthält, bei dem jedoch die innere Umfangsfläche des Ventilsitzes einen umlaufenden Wulst aufweist, der die mit der Ventilklappe in Eingriff gelangende Dichtfläche bildet, ist durch die GB-PS 12 31 916bekannt.

Durch uen erfindungsgemäß vorgesehenen Wulst auf der Innenseite des Ventilsitzes wird eine optimale Verteilung der durch die Deformierung des Ventilsitzes auftretenden Spannungen und Kompressionskräfte innerhalb des Ventilsitzes erreicht und insbesondere verhindert, daß der Ventilsitz durch die Ventilklappe an einer Stelle fest gegen das Ventilgehäuse gedrückt wird, auf beiden Seiten daneben aber Spannungen auftreten, die zum Lösen des Ventilsitzes vom Ventilgehäuse führen können.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des in die

•ίο Schwalbenschwanznut eingreifenden Teils des Ventilsitzes, inibesondere durch die Neigung des gerade verlaufenden Teils um 15 bis 20" zur Achse des Ventilgehäuses, wird zum einen erreicht, daß eine leichte Montage des Ventilsitzes am Ventilgehäuse möglich ist, denn diese Montage ist umso einfacher, je größer der genannte Winkel ist; zum anderen treten aufgrund der Neigung des gerade verlaufenden Teils Reibungskräfte auf, die Kräften entgegengesetzt sind, welche bestrebt sind, die Ventilmar.schette aus der Schwalbenschwanznut des Ventilgehäuses herauszuziehen. Diese Kräfte werden durch die Deformierung des Ventilsitzes im Verlaufe der Schließbewegung der Ventilklappe erzeugt, wenn diese mit dem umlaufenden Wulst in Eingriff gelangt und belasten den Ventilsitz in Axialrichtung. Diese Deformierungskräfte sind wesentlich schädlicher als bei einem Ventilsitz ohne Dichtungswulst, da den axial gerichteten Verlagerungskräften zu Beginn des Eingriffs zwischen Ventilklappenrand und Wulst nur geringe Reibungskräfte zwischen Ventilsitz und der darunterliegenden Ventilgehäusefläche entgegenwirken. Es ist daher wichtig, die axialen Deformierungskräfte zu kompensieren. Die oben genannten Reibungskräfte, die durch die Neigung des gerade verlaufenden Teils des Ventilsitzes erzeugt werden, haben eine axiale Komponente, die den beschriebenen Deformierungskräften entgegengerichtet ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung beschrieben.

In der Zeichnung zeigt

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 außerhalb des Zwischenraums zwischen den Stirnflächen der Rohrflansche dargestellt sind und wobei sich die Ventilklappe in geöffneter Position befindet,

F i g. 3 den Teilschnitt des Ventilkörpei s, des Ventilsitzes, der Ventilklappe und der Ventildichtanordnung entlang der Achse des Ventilschaftes,

Fig.4 einen Teilschnitt des Ventilkörpers des Ventilsitzes und der Ventilklappe,

F i g. 5 eine perspektivische Ansicht einer Ventilklappe und

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

Das Klappenventil 10 besteht im wesentlichen aus einem Ventilgehäuse 11, einem Ventilsitz 12, einem Ventilschaft 13, einer Ventilklappe 14 und einer Dichtanordnung 15; es ist zwischen zwei Rohrflanschen 16 angeordnet. Ein derartiges Ventil dient der Steuerung des Fluidflusses durch Öffnen und Schließen >5 eines Strömungsweges 17.

Das Ventilgehäuse 11 weist an seiner inneren Umfangsfläche 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 Ventilgehäuses bezeichnet. Der Ventilschaft 13 ist koaxial zur Achse angeordnet, die durch den Zentralbereich des Ventilhalses 24 und des Ventilgehäuses verläuft; er durchdringt den Ventilsitz und das Ventilgehäuse.

Der Ventilsitz 12 hat Ringform. In der äußeren Umfangsfläche des Ventilsitzes befindet sich eine Schwalbenschwanznut 27, die dem Schwalbenschwanz 21 des Ventilgehäuses U entspricht. Der Ventilsitz 12 liegt an der inneren Umfangsfläche des Ventilgehäuses 11 an. Das Ventilgehäuse 11 besteht aus Metall, während der Ventilsitz 12 aus synthetischem Gummi oder Plastik besteht, welches ausgezeichnete verschleißfeste, elastische und dauerhafte Eigenschaften aufweist. Der Ventilsitz 12 hat in Fließrichtung des Fluids eine größere Breite als das Ventilgehäuse 11 und steht leicht über das Ventilgehäuse 11 vor, so daß der Ventilsitz 12 durch die Rohrflansche 16 zusammengepreßt wird, wenn das Klappenventil zwischen die Rohrflansche 16 eingeführt und verschraubt 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 K'appenventil und den Rohrflanschen ohne die Verwendung einer zusätzlichen Dichtmanschette für das Rohr eine Dichtung erzielt.

Bogenförmige, nach innen gerichtete Vorsprünge 29 des Ventilsitzes haben eine abgerundete Form und einen im wesentlichen gerade verlaufenden Randabschnitt 296, der sich von einem runden Randabschnitt 29a des Ventilsitzes nach außen erstreckt. Der Neigungswinkel Θ des gerade verlaufenden Randabschnittes 29a beträgt etwa 15-20° (Fig.4). Die innere Umfangsfläche des Ventilgehäuses 11 weist natürlich eine entsprechende, geneigte Innenfläche an den Nuten 23 auf, die mit den gerade verlaufenden Randabschnitten 29b des Ventilsitzes 12 im Eingriff stehen. Die geneigten bzw. konus"örmigen Randabschnitte 296 übergreifen die Vorsprünge 29. Wenn das Ventilgehäuse sich zwischen den Rohrflanschen befindet, steht der Ventilsitz nicht mehr über die Seitenflächen des Ventilgehäuses vor. Da die Vorsprünge 22 und 29 eine runde Form haben, fügen sich Ventilgehäuse und Ventilsitz gut ineinander, so daß ein Loslösen verhindert wird. Der Ventilsitz weist dementsprechend im Einbauzustand einen festen Sitz auf.

Die Dichtanordnung 15 weist einen O-Ring 31 auf, welcher fest am Ventilschaft 13 anliegt, wobei ein fest in einer Ringnut 33 in der inneren Umfangsfläche des Ventilsitzes angeordneter ringförmiger Halter 34 den O-Ring 31 aufnimmt.

Der Durchmesser der inneren Umfangsfläche 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. Die Reaktionskraft der Druckkraft auf den O-Rir;g wirkt auf die innere Umfangsfläche des vertikalen Teils 346 des Halters, so daß zwischen dem Ventilsitz 12 und dem Ventilschaft 13 eine gute Dichtung erreicht wird. Wenn die Dichtung zwischen der Ventilklappe 14 und dem Ventilsitz 12 a's Hauptdichtung angesehen wird, so kann man die vorbeschriebene Dichtungsanordnung 15 im Wirkungsablauf als zweite Dichtung bezeichnen, die eine zusätzliche Abdichtung am Ventilschaft bewirkt.

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 Umfangsfläche des Ventilsitzes oder an einem weiteren Innenbereich daran angeordnet werden. Der Halter 34 besieht vorzugsweise aus einer Aluminiumlegierung oder rostfreiem Stahl.

Die Ventilklappe 14 hat eine scheibenförmige Außenform entsprechend der Darstellung in den Fi g. 5 und 6. Die Klappe ist mit einem zylindrischen Teil 37 versehen, durch welches sich der Ventilschaft 13 erstreckt. Die Veniilklappe ist so ausgebildet, daß sie zu ihrer Peripherie hin dünner wird und so, daß die periphere Kante entsprechend der Darstellung in F i g. 4 eine konvergierende Form aufweist. Alternativ kann die Ventilklappe kaum an der peripheren Kante 38 eine abgerundete Form aufweisen.

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

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 Ausbildung dieser Flächen 40 können die anderen Teile der peripheren Kante abgeschrägt werden, ohne die flachen Bereiche 39 zu berühren. Die flachen Bereiche 39 stehen in engem Kontakt mit einem flachen Bereich 41 des Ventilsitzes 12, so daß selbst während der Drehung der Ventilklappe ein Leck 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 im Bereich des Ventilschaftes 13 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 Umfangsfläche des Ventilsitzes 12 bildet eine Sitzfläche für die Venlilklappe. Die gesamte Innenumfangsfläche hat außer den flachen Bereichen 41 für den Kontakt mit den beiden flachen Bereichen 39 der Ventilklappe einen Querschnitt bzw. eine Form entsprechend F i g. 4. Wie sich aus F i g. 4 ergibt, weist in Fließrichtung des Fluids, d.h. in Axialrichtung des Ventilsitzes, die innere Umfangsfläche des Ventilsitzes keinen gleichmäßigen Durchmesser auf, sondern ihr zentraler Bereich bildet einen umlaufenden Wulst 42 kleineren Durchmessers als die beiden Seitenbereiche. Der Wulst 42 hat im Querschnitt eine konvexe Form und setzt sich in weichem Übergang in die beidseitig befindlichen zylindrischen Bereiche 43 fort. Die Eckbereiche zwischen den zylindrischen Bereichen 43 und den Seitenflächen 28 sind abgerundet.

Der Innendurchmesser des Wulstes 42 ist geringer als der Durchmesser der Ventilklappe 14. Dadurch drückt die Ventilklappe 14 in geschlossener Lage den höchsten Bereich des Wulstes in radiale Richtung. Wenn sich die Ventilklappe in der geschlossenen Lage befindet, drückt der Wulst 42 nachgiebig gegen die Umfangskante der Ventilklappe, wodurch abdichtend der Fluidfluß unterbrochen wird. Dabei wird der Ventilsitz im Grenzbereich zwischen dem Wulst und den zylindrischen Bereich defomiert. Dadurch wird die Deformation in den übrigen Bereichen des Ventilsitzes vermindert, 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

ίο Ventilsitzes so gewählt, daß in Verbindung mit der Dichtanordnung 15 im Bereich der großen Dicke des Ventilsitzes eine vollständige Abdichtung sichergestellt wird.

Der Ventilschaft 13 ist drehbar im Ventilgehäuse 11 und im Ventilsitz 12 angeordnet. Ein Ende des Ventilschaftes ragt nach außen aus dem Ventilgehäuse 11 heraus und ist mit einem Handrad od. dgl. verbunden. Das Klappenventil 10 der vorerwähnten Ausbildung ist zwischen Rohrflanschen 16 mittels einer Vielzahl von Bolzen 45 eingespannt. Die Befestigung des Klappenventils kann lediglich dadurch vorgenommen werden, daß dieses mit den Rohrflanschen gehalten wird. Dann kann das Ventil in Umfangsrichtung verschoben werden. Vier Befestigungsbereiche 47 weisen Bolzenbohrungen 46 auf, die sich im Ventilgehäuse befinden. Darüber hinaus sind an der Umfangsoberfläche des Ventilgehäuses 11 Ausnehmungen 48 vorgesehen, in die die Bolzen eingelegt werden können. Im Falle des in F i g. 2 und 6 dargestellten Klappenventils 10 erfolgt die Befestigung der Rohrflansche 16 mittels zwölf Bolzen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   26

   Klappenventil mit rohrförmigen! Ventilgehäuse, das auf seiner Innenseite einen umlaufenden Schwalbenschwanz aufweist, der mit einem ringförmigen, nach innen anschließenden Ventilsitz aus elastischem Material in Eingriff ist, der eine Schwalbenschwanznut zur Aufnahme des komplementär dazu ausgebildeten Schwalbenschwanzes aufweist, und mit einer scheibenförmigen Ventilklappe, die auf einem sich radial durch das Ventilgehäuse und den Ventilsitz hindurch erstreckenden Ventilschaft montiert ist, wobei der Ventilsitz eine dem Schwalbenschwanz zugewandte äußere Umfangsoberflärhe mit einem axial verlaufenden flachen Teil, an den sich auf beiden Seiten im Querschnitt bogenförmig verlaufende, in die Schwalbenschwanznut eingreifende und axial nach innen gerichtete Vorsprünge anschließen, die in einem runden Randabschnitt enden, an den ein im wesentlichen gerade verlaufender Randabschnitt anschließt, und eine innere Umfangsoberfläche aufweist, die mit dem äußeren Rand der Ventilklappe dichtend in Eingriff gelangen kann, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Umfangsoberfläche des Ventilsitzes (12) einen umlaufenden Wulst (42) aufweist, der die mit der Ventilklappe (14) in Eingriff gelangende Dichtlläche bildet, daß die bogenförmig verlaufenden, nach innen gerichteten Vorsprünge (29) von dem flachen Teil (27) ausgehend einen bogenförmig nach innen gekrümmten Abschnitt, daran anschließend und entgegengesetzt gekrümmt den runden Randabschnitt aufweisen und daß der an den runden Randabschnitt anschließende, im wesentlichen gerade verlaufende Randabschnitt (296,) unter einem Winkel (Θ) von etwa 15° bis 20° zu der axialen Richtung geneigt ist.