DE2707485A1

DE2707485A1 - Drosselklappenventil

Info

Publication number: DE2707485A1
Application number: DE19772707485
Authority: DE
Inventors: Sant Willem Cornelis Van T
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1976-02-23
Filing date: 1977-02-21
Publication date: 1977-08-25
Also published as: SE420758B; FR2341805A1; AU507503B2; ZA771019B; AU2248677A; FR2341805B1; JPS52103030A; GB1544104A; US4140147A; NL7701818A; SU880262A3; SE7701902L; RO76809A

Description

Beanspruchte Priorität: 23. Februar 1976, Großbritannien,

Ur. 7039/76

Die Erfindung bezieht sich auf ein Drosselklappenventil zur Regelung von gasförmigen Fluiden, mit einer Ventilscheibe, die an ihrem Rand eine Dichtung trägt, mit einem Ventilsitz, der in einem Gehäuse angeordnet ist und mit der Ventilscheibe zusammenwirkt, und mit einer Betätigungseinrichtung zum öffnen und Schließen des Ventiles.

Bei solchen Ventilen ist die Verwendung eines Dichtringes erforderlich, der ganz um den Außenumfang der Drosselklappe verläuft. Dies kann geeigneterweise dadurch erreicht werden, daß man einen Betätigungsmechanismus verwendet, der nicht in der Ebene der Ventilscheibe vorlegt ist, und durch Verwendung einer Halte- bzw. Stützbrücke für die Achse oder die Welle des Ventiles, die an dem Ventilgehäuse in einer Art und Weise abge-

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stützt ist, daß eine Achse verwendet werden kann, die sich nicht außerhalb des Umfanges der Ventilscheibe erstreckt.

Solche Ventile erv/eisen sich als außerordentlich nützlich bei vielen.industriellen Anwendungsfallen, insbesondere bei großdimensionierten Einrichtungen mit hohen Anforderungen an die Dichteigenschaften.

Es ist bekannt, daß mit zunehmender Größe ein ausreichendes Abdichten gegen Leckung immer schwerer v/ird, insbesondere wenn die Durchmesser solcher Ventilscheiben in die Größenordnung von einigen Metern gelangen.

Obv/ohl solche Ventile in weitem Maße zufriedenstellend bei industriellen Anwendungsfällen in Gebrauch sind, hat es sich jedoch erwiesen, daß es bestimmte Umstände bei dem Regeln von Fluidströmen geben kann, bei denen es von großer Wichtigkeit ist, wenn zumindest eine Anzeige für ein Leck hinter dem Ventil gegeben wird. In diesem Zusammenhang wurden Maßnahmen zur Verwendung geeigneter Viarneinrichtungen zur Anzeige eines Lecks vorgeschlagen, wie z.B. in dem englischen Patent Nr. 901 607 beschrieben.

Bei einigen industriellen Anwendungsfällen ist es jedoch ein absolutes Erfordernis, jegliche Leckstelle hinter dem Ventil zu verhindern, wie z.B. in Fällen, in denen gasförmige Fluide behandelt werden, die toxisch sind, oder im Fall der Trennung von Gasen, die zur Vermeidung unerwünschter chemischer Reaktionen

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nicht miteinander in Berührung kommen dürfen. Beispiele hierfür kann man etwa auf dem Gebiet des rückkoppelnden Wärmeaustauschs oder bei irgendwelchen anderen Regenerierungsverfahren finden, bei denen das Prinzip des Umschaltens zu anderen Behandlungsfluiden zu bestimmten Zeitpunkten benutzt wird.

Die Erfindung setzt sich nun die Aufgabe, ein Ventil der einleitend genannten Art zu schaffen, das insbesondere auch in den χ letztgenannten Fällen zufriedenstellend einsetzbar ist.

Erfindungsgemäß wird dies bei einem gattungsgemäßen Drosselklappenventil durch eine Einrichtung zum Zuführen eines Spülfluids an die Dichtfläche zwischen der Dichtung und dem mit ihr zusammenwirkenden Ventilsitz erreicht.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Betätigungseinrichtung eine drehbare Welle aufweist, die nicht in der Ebene der Ventilscheibe liegt und mit dieser verbunden ist, eine Spülfluid-Zuführung zur Dichtfläche von der Ventilscheibe her mit einem Spülfluid-Zufuhrkanal durch das nicht angetriebene Ende der Welle und eine Einrichtung zum Ver-iteilen des Spülfluids längs des Umfanges des Ventilsitzes aus dem Zufuhrkanal in der Welle vorgesehen ist. Hierbei ist es v/iederum vorteilhaft, wenn die Welle zwei Teile aufweist, deren jeder mit der Ventilscheibe verbunden ist, die Einrichtung zum Verteilen des Spülfluids eine Zufuhrleitung aufweist, dio mit dem Ende des Zufuhrkanals an der Endfläche des nicht angel riebe-

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nen Uellenendes verbunden ist, eine im wesentliche ringförmig ausgebildete Endlos-Verteilleitung, die mit der Zufuhrleitung in Verbindung steht, vorgesehen und mit der Ventilscheibe verbunden ist, und mit der Verteilleitung in Verbindung stehende Zweigleitungen gleichmäßig über den Umfang der Ventilscheibe verteilt angeordnet sind, deren jede mit Bohrungen, die zur Ventildichbung führen und im End- bzw. Randbereich der Ventilscheibe angeordnet sind, in Verbindung steht.

Besonders vorzugsweise ist die Ventildichtung eine laminierte Dichtung, bei der die zentrale Lamelle zur Schaffung eines zentral verlaufenden, an dem Ventil-Außenumfang offenen Ringkanales durch Distanzstücke ersetzt ist, wobei jede der Bohrungen im Randbereich des Ventiles zu dem zentralen Ringkanal führt.

Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Spülfluid-Verteileinrichtung eine ringförmig ausgebildete Spülfluid-Verteilleitung, die um das Ventilgehäuse herum angeordnet und an eine Spülfluid-Lieferquelle angeschlossen ist, und Zweigleitungen aufweist, die mit der Verteilleitung verbunden und gleichmäßig über den Gehäuseumfang verteilt sind, wobei jede Zweigleitung mit einer Bohrung im Gehäuse verbunden ist und jede Bohrung durch die Mitte des"Ventilsitzes zur Dichtfläche führt. Auch bei dieser Ausführungsform wird vorzugsweise die Ventildichtung als eine laminierte Dichtung ausgeführt, bei der die mittlere Lamelle zur Ausbildung eines zentralen, zur Dichtfläche hin offenen Ringkanal es in radialer Richtung kürzer

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als die anderen Lamellen ausgeführt ist und jede Bohrung im Ventilsitz bei geschlossenem Ventil dem Ringkanal gegenüberliegt.

Durch die erfindungsgeinäßen Maßnahmen ist es möglich, das Auftreten eines Lecks zu vermeiden und damit den unerwünschten Durchtritt des abzusperrenden Fluids in den Raum hinter die Drosselklappe sicher zu verhindern.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielshalber noch näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine prinzipielle Schnittdarstellung einer beispielshalben Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Drosselklappenventils;

Fig. 2 eine Draufsicht des in Fig. 1 dargestellten Drosselklappenventils in Richtung des Pfeiles A aus Fig. 1;

Fig. 3 eine vergrößerte Detaildarstellung der Spülfluid-Zuleitung zu dem erfindungsgemäßen Ventil;

Fig. 4 eine weitere vergrößerte Detaildarstellung zun teilweisen Aufzeigen der Dichtfunktion eines erfindungsgeinäßen Ventils; und

Fig. 5 eine Darstellung ähnlich der aus Fig. 4, aber in einer anderen Ausführungsform.

In den Fig. 1 und 2 ist das Ventilgehäuse 1 dargestellt, das zum Einsetzen in eine Fluidleitung bestimmt und ausgerüstet ist, und es weist Einrichtungen zum Aufnehmen, Abstützen und Bedienen eines Drosselklappenventils 2 auf, das hauptsächlich {wenn auch nicht ausschließlich) aus einer Ventilplatte 3 und einer Haltebrücke besteht, die ein Ventilrahmenteil 4 aufweist. Dieses Ventilrahmenteil 4 ist mit einer Anzahl von zentralen bzw. inneren Rahmenelementen und Achs- oder

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Wellenaufnahmeelementen 6 versehen. Ein Ventilsitz 7 ist an dem Gehäuse 1 befestigt, vorzugsweise dort angeschweißt, und so eingerichtet, daß er mit einer Ventildichtung 8 zusammenwirkt, die am Rand der Ventilscheibe 3 vorgesehen ist. Eine Ventilhalte- und -betätigungswelle 9 mit einem angetriebenen Wellenende 9a und einem nicht angetriebenen Wellenende 9b, deren jedes an einem Aufnahmeelement 6 angeschweißt ist, ist weiterhin vorgesehen. Bei den Ventilelementen, die bisher erwähnt wurden, soll es sich um übliche Elemente für diese Art von Ventilen handeln, insbesondere bei deren größeren Ausführungsformen.

In Fig. 3 ist in vergrößertem Maßstab, teilweise im Querschnitt, der Teil der Ventilanordnung dargestellt, der das nicht angetriebene Ende 9b der Welle oder Spindel 9 aufnimmt. Die Welle ist dabei in einem Lagergehäuse 15 über ein Lager 14 in einer herkömmlichen Art und VJeise angeordnet und gelagert, wobei das Lagergehäuse 15 einstückig mit dem Ventilgehäuse 1 (das in Fig. 3 nicht dargestellt ist) ausgebildet ist. Das Wellenende 9b ist mit einer axialen Bohrung 10 zur Zuführung eines Spülfluids, wie z.B. Dampf, zu dom Ventilkörper versehen. Auf der Eingangsseite sind in herkömmlicher Weise Vorkehrungen zum Anschluß eines Fluidzuleitungr.-Rohres oder -Schlauches mit einer Dicht- und Verschluß- bzw. Überwurf-Einrichtung vorgesehen, da die Welle in der Lage sein muß, über einen bestimmten Drehbereich hinweg rotieren zu können, ohne daß dabei Leckprobleme auftreten. An der auslaßseitigen Wellenendfläche, die nicht in der Ebene

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der Ventilscheibe 3 angeordnet ist, ist ein mit einem Flansch versehenes Rohr 11 derart an die Welle angeschlossen, daß es mit der axialen Bohrung 10 in Verbindung steht, wobei das Rohr 11 zu der zentral liegenden Endlos-Verteilleitung 12 führt und mit dieser in Verbindung steht.

Dieses nicht angetriebene Ende der Welle 9 ist in besonderem Maße zum Anbringen der Spülfluid-Verbindung geeignet, da hier keinerlei weitere störende Teile angeordnet sind, wie z.B. Teile des Antriebsmechanismusses.

Fig. 4 stellt einen Querschnitt eines Teiles des Ventilgehäuses 1 mit dem Ventilsitz 7 und einen Teil des Ventils mit der Ventilabdichtung 8 dar, wobei diese mit dem Ventilsitz 7 zusammenwirkt. Die Dichtung besteht bei der hier beispielsweise dargestellten Ausführungsform aus einer laminierten Dichtung, z.B. einer Kupfer-Asbest-Dichtung. Die Dichtung 7 ist in einer Ausnehmung der Ventilscheibe 3 aufgenommen und zwischen der Ventilscheibe 3 und einem abnehmbaren Scheibenteil oder einem Klemmring 17 darauf angeordnet. Zwei Bohrungen 18 und 19, jeweils senkrecht zueinander angeordnet, stellen eine Verbindung zwischen der äußeren Oberfläche der Ventilscheibe 3 und der Dichtung 3 her.

Mitten in der Dichtung 8 ist eine Schicht des laminierten Dichtungskörpers ausgespart und durch Distanzstücke ersetzt, wodurch

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ein ringförmiger Schlitz 2 0 über den Umfang der Ventilscheibe 3 entsteht. Dieser Schlitz oder Kanal bildet einen Durchlaß für das Spülfluid zur Dichtfläche hin aus. Die Bohrung 19 steht in Verbindung mit dem ringförmigen Schlitz 20. Eine Anzahl solcher Eohrungen 18 und 19 ist regelmäßig über den Umfang der Ventilscheibe 3 hinweg verteilt und auf einem Radius angeordnet, der in Fig. 2 mit einer strichpunktierten Linie dargestellt ist, auf dem nämlich die Zweigleitungen 13 enden, wobei die Bohrungen entgegengesetzt diesen Endstücken der Zweigleitungen angeordnet und mit diesen verbunden sind.

Die in Fig. 5 dargestellte Ausführungsform für ein anderes Ausführungsbeispiel einer Dichtmöglichkeit weist eine andere Art der Zufuhr von Spülfluid an die Dichtfläche auf als bei dem Ausführungsbeispiel, das in den Fig. 1 bis 4 beschrieben ist, nämlich insoweit, als die (nicht dargestellte) Verteilungsleitung für das Spülfluid um das Ventilgehäuse 1 herum angeordnet ist und in Verbindung mit einer Anzahl von Zweigleitungen (ebenfalls nicht dargestellt) steht. Andererseits steht sie wiederum auch in Verbindung mit den Bohrungen 22 einer Anzahl von Düsen bzw. Stutzen 21, die regelmäßig längs des Umfanges des Gehäuses 1 verteilt angeordnet sind. Die Bohrungen 22 erstrecken sich durch das Gehäuse 1 und durch den Ventilsitz 7 hindurch,und sie führen das Spülfluid zu einer Ringnut 23 in dem laminierten Dichtkörper der Ventildichtung 8. Dabei ist diese Ringnut 23 dadurch geschaffen, daß die oder eine zentrale Lamelle des Dicht-

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körpers in ihrer radialen Ausdehnung etwas kürzer als die anderen Lamellen ausgebildet ist, wodurch ein Spalt für die Ringnut freibleibt mit einer Tiefe von vorteilhafterweise etwa 6 mm und einer Weite von vorteilhafterweise etwa 3 mm.

Diese Ausführungsform ist insbesondere geeignet zum Gebrauch bei Ventilen einer mehr mittleren Größenordnung, wobei die Gefahr eines nicht genauen Fluchtens zwischen der Spülfluid-Zufuhrbohrung und der Fluidaufnahmenut, die bei dieser Ausführungsform in verschiedenen Teilen angeordnet sind, nämlich dem Ventilsitz einerseits und dem Ventilkörper andererseits, auch über eine lange Betriebsdauer hinweg nicht gegeben ist (bzw. nicht so wichtig ist) . V7enn diese Bedingungen erfüllt sind, dann kann die Ausführungsform, die in Fig. 5 dargestellt ist, billiger als die andere, vorher dargestellte Lösung ausgeführt werden. Dabei tritt der weitere Vorteil auf, daß eine V7artung u.a. durchgeführt werden kann, ohne das Verfahren, bei dem das erfindungsgemäße Ventil benutzt wird, zu unterbrechen oder abzuschalten.

Die vorstehend gewählte Bezeichnung "Spülfluid" bedeutet nicht eine Beschränkung auf eine Spülwirkung des eingesetzten Fluids; vielmehr soll sie nur auf das Durchspülen der verschiedenen bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendeten Kanäle und Leitungen durch das eingesetzte Fluid hinweisen, dessen Einsatz und Wirkung in der Dichtfläche selbst insbesondere unter dem .-Gesichtspunkt der Verbesserung der erzielbaren Dichtwirkung zu sehen ist.

70983A/07S9 -Ansprüche-

Claims

Patentansprüche

(1·, Drosselklappenventil zur Regelung von gasförmigen Fluiden, mit einer Ventilscheibe, die an ihrem Rand eine Dichtung trägt, mit einem Ventilsitz, der in einem Gehäuse angeordnet ist und mit dem Ventil zusammenwirkt, und mit einer Betätigungseinrichtung zum öffnen und Schließen des Ventiles, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (10, 11, 12, 13, 18, 19, 20 21, 22) zum Zuführen eines Spülfluids an die Dichtfläche zwischen der Dichtung (8) und dem mit ihr zusammenwirkenden Ventilsitz (7).
2. Drosselklappenventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Zuführen des Spülfluids an die Dichtfläche eine Spülfluid-Zuführung (18, 19) von der Ventilscheibe (3) her mit einem Zufuhrkanal (10) aufweist, der durch das nicht angetriebene Ende (9b) einer drehbaren Welle (9) der Betätigungseinrichtung verläuft, wobei die Welle (9) nicht in der Ebene der Ventilscheibe (3) angeordnet und mit der Ventilscheibe (3) verbunden ist, und daß eine Einrichtung (11, 12, 13) zum Verteilen des Spülfluids aus dem Zufuhrkanal (10) in der Welle (9) über den Umfang des Ventilsitzes (7) vorgesehen ist.

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3. Drosselklappenventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (9) zwei Teile (9a, 9b) aufweist,deren jeder mit der Ventilscheibe (3) verbunden ist, daß die Einrichtung zum Verteilen des Spülfluids eine Zufuhrleitung (11) aufweist, die mit dem Ende des Zufuhrkanales (10) an der Endfläche des nicht angetriebenen Wellenendes (9b) verbunden ist, daß eine im wesentlichen ringförmig ausgebildete Endlos-Verteilleitung (12), die mit der Zufuhrleitung (11) in Verbindung steht, vorgesehen und mit der Ventilscheibe (3) verbunden ist, und daß mit der Verteilleitung (12) in Verbindung stehende Zweigleitungen (13) gleichmäßig über den Umfang der Ventilscheibe (3) verteilt angeordnet sind, deren jede mit Bohrungen (18, 19), die zur Ventildichtung (8) führen und im Endbzw. Randbereich der Ventilscheibe (3) angeordnet sind, in Verbindung steht.
4. Drosselklappenventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventildichtung eine lamellierte Dichtung (8) ist, bei der die zentrale «Lamelle zur Schaffung eines zentral verlaufenden, an dem Ventil-Außenumfang offenen Ringkanales (20) durch Distanzstücke ersetzt ist, und daß jede der Bohrungen (19) im Randbereich der Ventilscheibe (3) zu dem zentralen Ringkanal (20) führt.

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5. Drosselklappenventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Zuführen des Spülfluids an die Dichtfläche eine ringförmig ausgebildete Spülfluid-Verteilleitung, die um das Ventilgehäuse (1) herum angeordnet und an eine Spülfluid-Lieferquelle angeschlossen ist, und Zweigleitungen aufweist, die mit der Verteilleitung verbunden und gleichmäßig über den Gehäuseumfang verteilt sind, wobei jede Zweigleitung mit einer Bohrung (22) im Gehäuse verbunden ist und jede Bohrung (22) durch die Mitte des Ventilsitzes (7) zur Dichtfläche führt.
6. Drosselklappenventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventildichtung eine lamellierte Dichtung (8) ist, bei der die mittlere Lamelle zur Ausbildung eines zentralen, zur Dichtfläche hin offenen Ringkanales (23) kürzer als die anderen Lamellen ausgeführt ist, und daß jede Bohrung (22) im Ventilsitz (7) bei geschlossenem Ventil dem Ringkanal (23) gegenüber liegt.

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