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Klapp envent il
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Die Erfindung betrifft ein Klappenventil mit einer in einem Gehäuse
außerhalb der Dichtungsfläche zentrisch schwenkbar gelagerten Klappenscheibe und
einem Gehäusering, deren beide Dichtungsflächen entsprechend demSchwenkprofil des
Klappenrandes die Form eines Kugelausschnittes oder eines Kegelausschnittes besitzen,
wobei die Dichtwirkung mittels elastischer Ringflä.chendichtungen durch die Druckdifferenz
des absusperrenden Mediums ersielt wird und zur Abdichtung in beiden Strömungsrichtungen
in Jedem der durch die Elappenscheibe getrennten Druckräume eine Ringflächendichtung
angeordnet ist, die Je nach Druckrichtung wechselweise zur Wirkung gelangen.
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Es sind Klappenventile bekannt, die mit einer außerhalb der Dichtungsfläche
befindlichen Schwenkachse versehen sind und deren Klappenrand mit einer elastischen
Dichtung versehen ist, die in Schließstellung gegen einen festen Gehäusedichtring
gepreßt wird, wobei in einigen Ausführungen Je nach Form der Dichtungsfläche eine
keilartige Elemmwirkung erzielt wird, durch welche die Dichtwirkung erhöht werden
kann. Bei dieser Art von Klappenventilen ist die Dichtwirkung begrenzt und meist
nur in einer Druckrichtung voll wirksam, da der Dichteffekt allein von der mechanischen
Schließkraft abhängt, mit der die elastische Dichtung gegen den festen Dichtring
gepreßt werden kann.
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Es sind auch Klappenventile ähnlicher Bauart bekannt, bei denen ein
fester Dichtring am Elappenrand gegen eine elastische Gehäusedichtung wirkt, die
als Hohlkörper ausgebildet ist und in Schließstellung mittels fremder Druckmittel
oder Eigendruck des abzudichtenden Medium gegen den festen Dichtring am Klappenrand
gepreßt wird. Diese Ventile sind durchweg sehr aufwendig gebaut, erfordern Präzisionsteile,
ggf. Zusatzausrüstungen für fremde Druckmittel und sind auch nur bei begrenzten
Drücken verwendbar, da zur Erzielung
einer Dichtwirkung die spezifische
Flächenpressung der Dichtung höher sein muß als der Druck des abzudichtenden Mediums.
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Schlief?lich sind noch Klappenventile bekannt, bei denen in Schließstellung
eine im Gehäuse angeordnete Ringlächendichtung gegen einen festen Dichtrig am Klappenrand
wirkt, wobei die Dichtwirkung durch den Druck des abzudichtenden Mediums erzielt
werden soll. Lurch die Bauweise der Ringflächendichturgen bedingt ist auch bei diesen
Ventilcn die spezifische Flächenpressung der Dichtung zu gering. Die Dichtwirkung
ist demzufolge unsicher und nur bei niedrigen Drucken ausreichend. AuDerdem sind
diese Ventile strömungstechnisch ungünstig, da in Offenstellung Teile der Klappe
im Hohrquerschnitt verbleiben und einen hosen Strömungswiderstand verursachen.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, ein einflügliges Klappenventil
zu schaffen, das im geöffneten Zustand bei kleinstmöglichem Totraum des Gehäuses
den vollen Rohrquerschnitt freigibt, im aeschlossenen Zustand in beiden Strömungsrichtungen
auch bei höheren Drücken wirksam abdichtet, wobei die gesamte Vorrichtung nur .-us
wenigen Hauptteilen bestehen soll, die - abgesehen von den elastischen Dichtungen
- mit einfachen technischen Mitteln hergestellt werden können und keinerlei Präzisionsbearbeitung
erfordern, wodurch auch bei groben Nennweiten und Nenndrücken eine kostengünstige
Herstellung ermöglicht wird.
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Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelost, daß das Klappenventil
mit einer in einem Gehäuse außerhalb der Dichturgsflache zentrisch schwenkbar gelagerten
Klappenscheibe ausgerüstet ist, deren Dichtungsfläche mit der Dichtungsfläche eines
Gehäuseringes zusammenwirkt, wobei die Dichtungsflächen entsprechend dem Schwenkprofil
des Elappenrandes die Form von Kugelausschnitten besitzen, die bei größeren Nennweiten
und schmalen Dichtungsflächen
in einfacher Weise auch als Kegelausschnitte
ausgebildet werden können. Der Abstard zwischen Klappenscheibe und Sch@enkachse
wird so groß ausgeführt, daß die Klappe in geöffnetem Zustand den vollen Rohrleitungsquerschnitt
freigibt. Um in beiden Strömungsrichtungen Dichtwirkung zu erzielen, wirkt sowohl
eine am Gehäusering angeordnete elastische Ringflächendichtung in Schließstellung
gegen einen festen Dichtring der Klapperscheibe, als auch auf der gegenüberliegender
Klappenseite eine am Umfang der Klappenscheibe angeordnete Ringflächendichtung gegen
einen festen Dichtring, der m Gehäusering angeordnet ist.
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Die elastischen Ringflächendichtungen sind so gestaltet, daß ihre
freien Dichtkanten in Schließstellung mit eirer gewissen Vorspannung gegen den zugeordneten
festen Diohtring gedrückt werden, d.h., dfi. die freien Dichtkanten der beiden elastischen
Ringflächendichtungen in Offenstellung der Klappe über die eigentlichen Dichtungsfl;ichen,
die durch das Schwenkprofil des Klappenrandes gebildet werden, etwas hinausragen.
Dadurch wird nach dem 2inschwenken der Klappe in Schließstellung eine Vorabdichtung
erzielt unter deren Wirkung sich eine Druckdifferenz zwischen beiden Druckräumen
des Klappenventils aufbaut, die wiederum bewirkt, daß die elastische Ringflächendichtung
der Druckseite durch den Druck des abzudichtenden Mediums in voll er Breite gegen
den zugeordneten festen Dichtring gepreßt wird.
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Außerdem sind die den festen Dichtringen gegenüberliegenden Flächen
der elastischen Ringflächendichtungen mit ringförmigen Aussparungen versehen, wodurch
die spezifische Flächenpressung der verbleibenden Auflageflächen der elastischen
Ringflächendichtungen auf den zugeordneten festen Dichtring unter Druckwirkung des
Mediums wesentlich höher wird, als der Druck des Mediums selbst
Durch
diese Maßnahme wird eine wichtige Voraussetzung zur Erzielung der Dichtwirkung erfüllt
und zwar unabhängig von mechanischen Schließkräften am Klappenventil.
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Einige Ausführungbeispiele der Erfindung sind an hand mehrerer Zeichnungen
nachfolgend naher beschrieben.
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Die Zeichnungen zeiten: Fig. 1 einen Schnitt in Richtung der Längsachse
des Klappenventils, rechtwinklig zur Klappenachse in geschlossenem Zustand des Klappenventils
- Schnittverlauf R - B der Fig. 3 Fig. 2 den gleichen Schnitt wie in Fig. 1 in geöffnetem
Zustand des Klappenventils, wobei jedoch der achsseitige Bereich der Klappenscheibe
aus strömungstechnischen Griinden mit einer Rohrkaschierung versehen ist.
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Vig. 3 einen Querschnitt des Klappenventils in Richtung der Schwenkachse
in geöffnetem Zustand des Klappenventils - Schnittverlauf A - A der Fig. 1 Fig.
4 vergroßerte Ausschnitte des Dichtungsbereiches u.
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gema@ Einzeiheit @ der Fig. 1 in verschiedenen Fig. 5 Ausführungsformen.
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Gemaß diesen Zeichnungen wird bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
in das Gehause (1) der Gehäusering (2) eingelegt und mit dem Gehauseflansch (3)
festgeklemmt.
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Die Klappenscheibe (4) ist fest mit den bügelartigen Lagerarmen (5,
6) verbunden. Lagerarm (6) ist schenkbar am Achsstumuel (7) gelagert, der am Gehause
(1) befestigt ist. Lagerarm (5) ist fest mit dem ;.ellenstummel (3) verbunden, der
drehbar im Gehäuse (1) gelagert ist.
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Auf der der ?ch':enkachse gegenüberliegenden Seite des Gehiuseringes
(2) ist die elastische Ringlichendichtung (9) mittels Klemmring so befestigt, daß
die freie Dichtungskante (lo) nach innen zur Rohrmitte zeigt. Auf der der Schwenkachse
gegenüberliegenden Seite der Klappenscheibe ist der feste Dichtring (11) befestigt,
der in Schließstellung mit der elastischen Ringflächendichtung (9) zusammenwirkt.
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Auf der Schwenkachsenseite der Klanpenscheibe (4) ist die elastische
Ringflächendichtung (12) mittels geteiltem Klemmring so befestigt, daß die freie
Dichtungskante (13) nach außen zum Gehäusemantel neigt. Auf der Schwenkachsenseite
des Gehäuseringes (2) ist der feste Dichtring (14) befestigt. der in Schließstellung
mit der elastischen Ringflächendichtung (12) zusammenwirkt.
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Der Vorteil einer unterschiedlichen unordnung der elastischen Ringflächendichtungen
( 9, 12) einerseits am Gehäusering (2) und andererseits an der Elaprenscheibe (4)
besteht darin, daß die Dichtflächen mit den freien Dichtungskanten (10, 13) während
des Einschwenkens der Klappe in Schließstellung durch die sehr starke Strömung im
freien Restquerschnitt unmittelbar vor Schließstellung in Richtung auf die zugeordneten
festen Dichtringe ( 11, 14) gedrückt werden und nicht von diesen abgehoben werden.
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Die gegenseitige Abdichtung der beiden durch die Klappe scheibe abgeteilten
Druckräume erfolgt vorzugsweise durch einen Dichtring (15), der zwischen Gehäuse
(1) Gehäusering (2) und Gehäuseflansch (3) eingeklemmt wird.
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Die Abdichtung zwischen Gehause (1) und Gehäuseflansch (3) wird durch
einen eingeklemmten Dichtring (16) bewirkt.
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Bei einer Ausführungsform, die in Fig. 2 gezeigt ird, ist die Klappenscheibe
(4) zwischen den beiden bügelartigen
Lagerarmen (5, 6) mit einer
rohrförmigen Kaschierung (17) versehen, deren Durchmesser dem der anzuschließenden
Rohrleitung entspricht, und durch die in Offenstellung der Klappe die Totr-ume des
Gehäuses (1) zur Vermeidung zusätzlicher Strömungswiderstände vollstandig abgedeckt
werden.
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Fig. 4 zeigt Ausführungsformen der beiden elastischen Ringflächendichturgen
(9, 12) wie sie für untergeordnete Zwecke angewendet werden können, während in Fig.
5 bevorzugte Ausführungsformen der elastischen Ringflächendichtungen (9, 12) dargestellt
werden IIierbei sind die den festen Dichtringen (11, 14) jeweils gegenüberliegenden
Flachen der elastischen Ringflächendichtungen (9, 12) mit ringförmigen Aussparungen
(18, 19)versehen, wodurch die Auflngeflachen etwa un die Hälfte vermindert werden
können und somit die spezifische Flachenpressung gegenüber dem Druck des abzudichtenden
Mediums etwa verdoppelt werden kann.
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Ferner sind zwischen den Einspannkanten und Dichtflächen der elastischen
Ringflächendichtung (9, 12) ringförmige Spalte (20, 21) vorgesehen, durch die erreicht
wird, daß auch dann eine ausreichende Nachgiebigkeit bzw. Nachfederung der elastischen
Ringflachendichtungen (9, 12) gewährleistet ist, wenn diese Dichtungen druck-oder
medienbedingt aus relativ hartem werkstoff hergestellt werden sollen oder aber die
Dichtflächen dieser Dichtungen durch Verschleiß abgenutzt werden.
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Als Liaterial für die elastischen Ringflächendichtungen (9, 12) kann
je nach abzudichtendem Medium Gulmi oder elastischer Kunststoff Verwendung finden.
Vorzugsweise bei hohen Drücken oder hohen Temperaturen des abzudichtenden Mediums,
kann die Verwendung von I:unststoffen auf der Basis von PTFE nützlich sein, da dieser
funst-
stoff eine hohe Temperaturbeständigkeit besitzt und sehr
gute Gleiteigenschaften entwickelt, w;s beim Gffnen der unter Druck stehenden Klappe
und Ringflächendichtung von Vorteil ist.
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Die festen Dichtringe (11, 14) sind mit einer glatten Oberfläche versehen.
Sie können aus korrosionsbest$ndigem Metall, kunststoff oder Hartgummi hergestellt
werden,Die Werkstofpaarungen zwischen den elastischen Ringfl:'ichendichtungen (9,
12) und den festen Dichtringen (11, 14) werden je nach Druck und Art des bzudichtenden
Mediums unterschiedlich gewählt werden müssen.
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Wenn es die Betriebsverhältnisse gestatten, kann es vorteilhaft sein,
die beiden durch die Klapre getrennten Druckräume des Iflaprenventils mit einer
Rohrleitung kleireren Durchmessers zu verbinden und diese Verbindungsleitung mit
einem Ventil herkömmlicher Bauart auszustatten. Da die Reibungskräfte zwischen den
elastischen Ringflächendichtungen (9, 12) und den festen Dichtringen (11, 14) mit
dem Druck des abzudichtenden mediums entsprechend ansteigen, ist es zweckmäßig vor
dem offnen der Klappe mittels der o.g. Vorrichtung, einen Druckausgleich zwischen
den beiden Druckräumen herbeizuführen, da auf diese Weise das an der Klappenwelle
zum Öffnen der Klappe erforderliche Drehmoment wesentlich reduziert werden kann.
Sinngemäß wurde ein Schlieren der Klappe unter Druckausgleich die gleichen Vorteile
bringen.