DE2706529C2 - Absperrarmatur, insbesondere Klappenventil für Großrohrleitungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Absperrarmatur, insbesondere Klappenventil für Großrohrleitungen, mit bei wechselnder Strömungsrichtung abdichtender, elastischer Dichtung, die in der Schließsteilung der Armatur federnd an zwei entsprechend dem Schwenkprofil eines außerhalb der Dichtfläche zentrisch im Gehäuse schwenkbar gelagerten Verschlußteils kugel- oder kegelförmig ausgebildeten festen Ringflächen anliegt, mit einem im Gehäuse eingespannten, an einer Ringfläche des Verschlußteils federnd anliegenden elastischen, im Anlagebereich mindestens eine ringförmige Aussparung aufweisenden Flächendichtring, der zwischen Einspannkante und Anlagebereich durch einen stufenförmigen Absatz im Gehäuse mit diesem einen ringförmigen Spalt bildet.

Aus der DE-PS 6 61 532 ist eine Absperrarmatur, nämlich ein Absperrhahn für Druckluftbremsleitungen, bekannt, die eine bei wechselnder Strömungsrichtung abdichtende, elastische Dichtung in der vorstehend beschriebenen Art aufweist. Bei dem hier vorgesehenen elastischen Flächendichtring sind die Angriffsflächen für den Mediendruck in den beiden Strömungsrichtungen unterschiedlich groß. Dementsprechend ergeben sich unterschiedliche Dichtwirkungen, je nachdem ob der Mediendruck auf der einen oder anderen Seite des Verschlußteils einwirkt. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß für eine der an die ringförmige Aussparung angrenzenden Dichtlippen des Flächendichtringes eine rückwärtige Abstützung fehlt. Der Dichtring hat damit die Möglichkeit, bei entsprechender Strömungsrichtung dem Mediendruck axial auszuweichen. Hiermit ist die Gefahr verbunden, daß mit steigendem Druck die vorerwähnte Dichtlippe infolge des Nachgebens des Dichtringes von der festen Dichtfläche des Verschlußteils abgehoben wird. Bei Absperrhähnen mit relativ kleinen Nennweiten dürfte es grundsätzlich möglich sein, den elastischen Dichtring so stabil zu machen, daß bei den vorkommenden Mediendrücken eine ausreichende Dichtwirkung in beiden Strömungsrichtungen gegeben wird. Für größere Armaturen, insbesondere Klappenventile für Großrohrleitungen und für größere Mediendrücke dürfte jedoch eine solche elastische Dichtung für einwandfreie Abdichtungen bei wechselnder Strömungsrichtung t:aum geeignet sein.

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 der Schließstellung gegen einen festen Gehäusedichtring gepreßt wird, wobei in einigen Ausführungen je nach Form der Dichtungsfläche eine keilartige Klemmwirkung 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 mechanische;! Schließkraft abhängt, mit der die elastische Dichtung gegen den fester. Dichtring gepreßt werden kann.

Es sind auch Klappenventile ähnlicher Bauart bekannt, bei denen ein fester Dichtring am Klappenrand gegen eine elastische Gehäusedichtung wirkt, die als Hohlkörper ausgebildet ist und in Schließstellung mittels fremder Druckmittel oder Eigendruck des abzudichtenden Mediums 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 Di.jrken verwendbar, da zur Erzielung einer Dichtwirkung die spezifische Flächenpressung der Dichtung höher sein muß als der Druck des abzudichtenden Mediums.

Schließlich sind noch Klappenventile bekannt, bei denen in der Schließstellung eine im Gehäuse angeordnete Ringflächendichtung gegen einen festen Dichtring am Klappenrand wirkt, wobei die Dichtwirkung durch den Druck des abzudichtenden Mediums erzielt werden soll. Durch die Bauweise der Ringflächendichtungen bedingt ist auch bei diesen Ventilen die spezifische Flächenpressung der Dichtung zu gering. Die Dichtwirkung ist demzufolge unsicher und nur bei niedrigen Drücken ausreichend. Außerdem sind diese Ventile strömungstechnisch ungünstig, da in der Offensteilung Teile der Klappe im Rohrquerschnitt verbleiben und einen hohen Strömungswiderstand verursachen.

Aus der US-PS 25 16 510 ist es bekannt, bei einem Klappenventil mit zentrisch geligerter Klappe elastische Ringflächendichtungen auf der Seite der Schwenkachse anzuordnen, die in der Schließstellung der Klappe mit einer festen Dichtfläche eines Gehäusedichtringes zusammenwirken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Absperrarmatur, insbesondere ein Klappenventil für Großrohrleitungen, hinsichtlich seiner Dichlelemente so zu gestalten, daß in beiden Strömungsrichtungen gleichermaßen gute druckunterstützende Abdichtungen gegeben sind. Druckunterstützende Abdichtung bedeu-

tet hierbei, daß der die Abdichtung bewirkende Ringabschnitt des Flächendichtringes durch das Strömungsmedium in Abhängigkeit vom Druck desselben gegen die feste Dichtfläche gepreßt wird.

Ausgehend von einer Absperrarmatur in der eingangs beschriebenen Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein gleichartiger, in entgegengesetzter Strömungsrichtung abdichtender, elastischer Flächendichtrins am VerschluOteil vorgesehen ist, der in der Schließstellung des Verschlußteils an einer gehäuseseitigen festen Ringfläche federnd anliegt und zwischen Einspaiinkante und Anlagebereich durch einen stufenartigen Absatz am Verschlußteil mit diesem einen ringförmigen Spalt bildet

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung sind die elastischen Flächendichtringe so ausgebildet, daß sie durch eigene Federkraft mit Vorspannung an der jeweiligen festen Ringfläche anliegen.

Bei der Absperrarmatur nach der Erfindung ist für jede Strömungsrichtung jeweils ein selbständig abdichtender, elastischer Flächendichtring für eine druckunterstützende Abdichtung vorgesehen. Damit ist {,owährleistet, daß in beiden Strömungsrichtungen gleich gute Dichtwirkungen erzielt werden. Darüber hinaus sind die elastischen Dichtringe so ausgebildet, daß ihre freien Dichtkanten in der Schließstellung mit einer gewissen Vorspannung an der zugehörigen festen Dichtfläche anliegen. Um dies zu erreichen, werden die freien Dichtkanten so bemessen, daß sie in der Offer.stellung über die eigentlichen Dichtungsflächen, die durch das Schwenkprofil des Verschlußteils gebildet werden, etwas hinausragen. Dies hat den Vorteil, daß nach dem Einschwenken des Verschlußteils in die Schließstellung eine Vorabdichtung eintritt, unter deren Wirkung sich eine Druckdifferenz zwischen den beiden Druckräumen der Absperrarmatur aufbaut, die wiederum bewirkt, daß der elastische Flächendichtring auf der Druckseite durch den Druck des abzudichtenden Mediums in voller Breite gegen die zugeordnete feste Dichtfläche gepreßt wird. Die du.ch Eigenfederung gegebene Anpressung des Flächendichtringes braucht nur relativ gering zu sein. Dies ist insofern vorteilhaft, weil dadurch auch die Reibungskräfte klein bleiben. Bei geringen Reibungskräften wird das öffnen und Schließen der Absperrarmatur nicht unnötig erschwert und die Abnutzung der elastischen Flächendichtringe gemildert.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Axialschnitt eines Klappenventils in der Schließstellung in der Schnittebene B-B der F i g. 3,

Fig.2 einen weiteren Axialschnitt des Klappenventils in der Offenstellung,

Fig.3 einen Querschnitt des Klappenventils in der Ebene der Linie A-A der Fig. 1,

F i g. 4 und 5 Ausschnitte des Dichtungsbereichs C der F i g. 1 in verschiedenen Ausführungsformen in vergrößerter Darstellung.

Bei dem als Ausführungsbeispiel veranschaulichten Klappenventil ist im Ventilgehäuse 1 ein Gehäusedichtring 2 mit dem Gehäuseflansch 3 festgeklemmt. Die Klappenscheibe 4 ist fest mit bügelartigen Lagerarmen 5, 6 verbunden. Lagerarm 6 ist schwenkbar am Achsstummel 7 gelagert, der am Gehäuse 1 befestigt ist. Lagerarm 5 ist fes' mit einem Wellenstummel 8 verbunden, der drehbar im Gehäuse 1 gelagert ist.

Auf der der Schwenkachse gegenüberliegenden Seite des Gehäuserings 2 ist ein elastischer Flächendichtring 9 mittels Klemmring so befestigt, daß die freie Dichtungskante 10 nach innen zur Rohrmitte zeigt. Auf der der Schwenkachse gegenüberliegenden Seite der Klappenscheibe 4 ist ein Dichtring 11 mit fester Ringfläche befestigt, der in der Schließstellung mit dem elastischen Flächendichtring 9 zusammenwirkt

Auf der Schwenkachsenseite der Klappenscheibe 4 ist ein elastischer Flächendichtring 12 mittels geteiltem Klemmring so befestigt, daß die freie Dichtungskante 13

ίο nach außen zum Gehäusemantel zeigt Auf der Schwenkachsenseite des Gehäuserings 2 ist an diesem ein Dichtring 14 mit fester Ringfläche befestigt, der in der Schließstellung mit dem elastischen Flächendichtring 12 zusammenwirkt

Die unterschiedliche Anordnung der elastischen Flächendichtringe 9,12 einerseits am Gehäusering 2 und andererseits an der Klappenscheibe 4 hat vor allem den Vorteil, daß die Dichtflächen an den freien Dichtungskanten IP, 13 während des Einschwenkens der Klappenscheibe in die Schließstell·, -.g durch die sehr starke Strömung irn freien Rcstquers_h~itt unmittelbar vor Erreichen der Schließstellung auf die jeweils zugeordnete feste Ringfläche gedrückt und nicht von diesen abgehobelt werden.

Die t-egenseitige Abdichtung der beiden durch die Klappenscheibe 4 abgeteilten Druckräume erfolgt vorzugsweise durch einen Dichtring 15, der zwischen Gehäuse 1, Gehäusering 2 und Gehäuseflansch 3 eingeklemmt ist. Die Abdichtung zwischen Gehäuse 1 und Gehäuseflansch 3 wird durch einen eingeklemmten Dichtring 16 bewirkt.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 2 ist die Klapenscheibe 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 Klappenscheibe die Toträume des Gehäuses 1 zur Vermeidung zusätzlicher Strömungiwideistände vollständig abgedeckt sind.

F i g. 4 zeigt Ausführungsformen der beiden elastischen Flächendichtringe 9,12, wie sie für untergeordnete Zwecke angewendet werden können während in Fig. 5 bevorzugte Ausführungsformen dieser elastischen Flächendichtringe dargestellt sind. Bei der letztgenannten Ausführungsform sind die den festen Dichtringen 11, 14 jeweils gegenüberliegenden Flächen der elastischen Flächendichtringe 9,12 mit ringförmigen Aussparungen 18, 19 versehen, wodurch die Auflageflächen etwa um die Hälfte vermindert werden können und somit die spezifische Flächenpressung bei einem vorgegebenen Mediendruck etwa verdoppelt werden kann.

Ferier sind zwischen den Einspannkanten und den Anlagebereichen der elastischen Flächendichtringe 9, 12 ringförmige Spa! ve 20,21 vorgesehen, die durch einen stufenartigen Absatz am Gehäuse 2 bzw. am Verschlußteil 4 gebildet sind. Durch diese Spalte 20, 21 wird erreicht, daß auch dann eine ausreichende Nachgiebigkeit bzw. Nachfederung der elastischen Flächendichtringe 9, 12 gewährleistet ist, wenn diese druck» oder medienbedingt aus relativ hartem Werkstoff he· gestellt werden sollen oder aber deren Dichtflächen durch Verschleiß abgenutzt sein sollten.

Als Material für die elastischen Flächendichtringe

s5 kann je nach abzudichtendem Medium Gummi oder elastischer Kunststoff Verwendung finden. Bei hohen Drücken oder hohen Temperaturen des abzudichtenden Mediums kann vorzugsweise eine Verwendung von

Kunststoffen auf der Basis von PTFE nützlich sein, da dieser Kunststoff eine hohe Temperaturbeständigkeit besitzt und sehr gute Gleiteigenschaften entwickelt, was beim öffnen der unter Druck stehenden elastischen Flächendichtringe von Vorteil ist.
Die festen Dichtringe 11, 14 haben eine glatte Oberfläche. Sie können aus korrosionsbeständigem Metall, Kunststoff oder Hartgummi hergestellt sein. Die Werkstoffpaarungen zwischen den elastischen Flächendichtringen 9, 12 urtl den festen Dichtringen 11, 14 werden je nach Druck und Art des abzudichtenden Mediums unterschiedlich gewählt werden müssen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Absperrarmatur, insbesondere Klappenventil für Großrohrleitungen, mit bei wechselnder Strömungsrichtung abdichtender, elastischer Dichtung, die in der Schließstellung der Armatur federnd an zwei entsprechend dem Schwenkprofil eines außerhalb der Dichtfläche zentrisch im Gehäuse schwenkbar gelagerten Verschlußteils kugel- oder kegelförmig ausgebildeten festen Ringflächen anliegt, mit einem im Gehäuse eingespannten, an einer Ringfläche des Verschlußteils federnd anliegenden elastischen, im Anlagebereich mindestens eine ringförmige Aussparung aufweisenden Flächendichtring, der zwischen Einspannkante und Anlagebereich durch einen stufenförmigen Absatz im Gehäuse mit diesem einen ringförmigen Spalt bildet, dadurch gekennzeichnet, daß ein gleichartiger, in entgegengesetzter Strömungsrichtung abdichtender, elastischer Flächendichtring (12) am Verschlußtei! (4) vorgesehen ist, der in der Schließstellung des Verschlußteils (4) an einer gehäuseseitigen festen Ringfläche federnd anliegt und zwischen Einspannkante und Anlagebereich durch einen stufenartigen Absatz am Verschlußteil (4) mit diesem einen ringförmigen Spalt (21) bildet.

2. Absperrai iiiatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Schließstellung des Verschlußteils (4) die innere Dichtungskante (10) des elastischen Flächendichtringes (9) und die äußere Dichtungskante (13) des elastischen Flächendichtringes (12) durch eigene Federkraft mit Vorspannung an der jeweiligen festen kingfläche anliegen.

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