DE2716568A1 - Klappenventil - Google Patents

Description

Dipl -Ing Heinz Lesser. Dipl -Ing Otto Flügel. Patentanwälte D-8 München 8t. CosimastraRe BI

KUBOTA LTD.

22-banchi, 2-chome, Funade-cho

Naniwa-ku, Osaka-shi Osaka-fu, 556 Japan L 11.036 KLAPPENVENTIL

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Lie Erfindung bezieht sich auf ein Klappenventil (butterfly

valve), daa ein Ventilgehäuse mit einem zylindrischen Durchflußweg, einen scheibenförmigen Ventilkörper, der um eine im wesentlichen senkrecht zu der Achse des Durchflußweges stehende Achse drehbar ist, sowie einen Antriebsmechanismus zum Verdrehen und Blockieren des Ventilkörpers umfaßt, wobei ein ringförmiger Sitz im Gehäuse vorgesehen ist, der der Mantelfläche des in seiner Schließstellung im wesentlichen senkrecht zur Achse des Durchflußwege3 stehenden Ventilkörpers angepaßt ist.

Bei derartigen Ventilen sind der Sitz und der Dichtrand des Ventilkörpers aus festem Material wie Metall, synthetischem Harz oder Hartgummi hergestellt, welche Materialien den Vorteil einer großen Verschleißfestigkeit gegen den Angriff von in den Flüssigkeiten mitgeführten Sand aufweisen und damit eine lange Lebensdauer gewährleisten. Weiters, da der Ventilkörper eine Lage normal zur Achse des Durchflußweges einnimmt, um diesen zu schließen, weist der Ventilkörper die Form einer Scheibe auf, was den Vorteil einer einfachen Herstellung bietet. Andererseits müssen die Oberflächen des Sitzes und der Dichtfläche mit hoher Genauigkeit gefertigt werden, um eine gute Abdichtung zu erzielen, was das Herstellungsproblem auf die Erzielung einer entsprechenden Oberflächengüte verlagert.

Bei bisher bekannten Ventilen der eingangs erwähnten Art war ea üblich, den Ventilkörper in seiner Schließstellung schräg zur Achse des Durchflußweges zu stellen, wodurch sich jedoch eine komplizierte Form des Sitzes und ein elliptischer Ventilkörper ergibt, welche schwierig herzustellen sind. Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden, wurden auch schon Ventile vorgeschlagen, deren beide Sitzhälften den Mantelflächen von zwei mit ihren Grundflächen einander zugekehrten Kegeln entsprechen und deren Ventilkörper, die entsprechende Dichtflächen aufweisen, senkrecht zur Achse des Durchflußweges stehen. Bei diesen Ventilen ergeben sich jedoch ebenfalls erhebliche Herstellungsprobleme.

Ziel der Erfindung ist es, ein Klappenventil der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, welches auf einfache Weise herstellbar ist und eine gute Dichtheit aufweist»

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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Konstruktion für ein Klappenventil vorzuschlagen, die es ermöglicht, duixh den Herstellungsprozeß bedingte Dehler zu tolerieren und trotzdem eine gute Dichtheit zu erreichen.

Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, daß der im Gehäuse vorgesehene Sitz eine Anschlagfläche für den Ventilkörper aufweist, welche mit der Mantelfläche eines imaginären Zylinders deckungsgleich ist, dessen Achse zu der Achse des Durchflußweges in Drehrichtung des Ventilkörpers schräg geneigt ist.

Bei der Herstellung einer erfindungsgemäß geformten Sitzfläche ist ea daher einfach,die Oberfläche mit Hilfe eines Dreh-Antriebes, wie er üblicherweise bei Bohrwerken verwendet wird, mit hoher Genauigkeit zu fertigen. Die Verbesserung bestellt in einer sehx· einfachen, modifizierten Form der Sitzfläche, wodurch sich ein großer Vorteil ergibt, der praktisch ohne vermehrten Materialeinsatz und Kosten erzielt wird.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch ein erfindungsgemäßes Klappenventil, Fig. 2 einen Schnitt gemäß 1I-II in Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt gemäß I1I-11I in Fig. 1, Fig. 4 eine perspektivische Darstellung des ringförmigen Sitzes, Fig. 5 bis 7 Schnitte durch die wesentlichen Teile erfindungsgemäßer Ventile, wobei verschiedene Ausführungsformen von Sitzanordnungen dargestellt sind, Fig. 8 bis 10 Schnitte durch herkömmliche Ventile, Fig. 11 eine Darstellung in vergrößertem Maßstab des Ventilkörpers gemäß Fig. 8, Fig. 12a,b und c Teilansichten gemäß den Linien a-a, b-b und c-c in Fig. 11, Fig. 13 eine Darstellung eines erfindungsgemäßen Ventilkörpers in vergrößertem Maßstab und Fig., Ha, b und c Teilansichten gemäß den Linien a-a, b-b und c-c in Fig. 13.

Wie aus Fig. 9, die ein Ventil bekannter Bauart darstellt, zu ersehen ist, weist dieses Ventil einen in seiner geschlossenen Lage schräg zur Achse/des Durchflußweges/stehenden Ventilkörper 15 auf. Diese Anordnung erfordert eine komplizierte Form des Sitzes 17» der an der Innenseite des Ventilgehäuses 2 vorgesehen ist. Nicht nur die Bearbeitung eines derartigen Sitzes ist schwierig, sondern auch der Ventilkörper 15 ist elliptisch und

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von beträchtlicher Größe, wodurch sich die Herstellungskonten erhöhen.

Um diese Nachteile zu vermeiden, wurden auch solion Ventile gemäß Fig. 8 konstruiert. Dieses Ventil enthält einen Sit/, 17, deosen Dichtflächen den Mantelflächen von Kegeln E entsprechen. Im allgemeinen ist es jedoch aufgrund der Eigenschaften der Bearbeitungsmaschinen schwierig, die nötige Genauigkeit bei der Bearbeitung von Kegelflächen zu erzielen. Daher sind Verbesserungen bei der Ausbildung des Sitzes zur Erleichterung der Herstellung und zur Erzielung einer höheren Präzision bei der Bearbeitung erwünscht.

Die folgende Methode wird heute als Lösung derartiger Iierstellungsprobleme betrachtet. Wie in Fig. 10 dargestellt, nind das Ventilgehäuse 2 und der Sitz 17 als separate Teile ausgebildet, wobei die Innenfläche des Sitzes 17 deckungsgleich mit der Mantelfläche eines Kegels E ausgebildet ist. Nach der Bearbeitung wird der Sitz in zwei Teile geschnitten und einer von diesen beiden Teilen verkehrt im Gehäuse 2 montiert. Auf diese Weise erhält der Sitz 17 die in Pig. 8 dargestellte Form. Diese Methode erfordert es jedoch, daß die Innenfläche des Sitzes deckungsgMch mit der Mantelfläche eines Kegels bearbeitet und eine Hälfte des Sitzes nach der Bearbeitung umgedreht wird. Manche Herstellungsprobleme bleiben daher ungelöst.

Weiters ist es mit dem konischen Ventil gemäß Fig. 8 v/egen des auf den Ventilkörper 15 einwirkenden Druckes unmöglich, einen hohen Dichtheitsgrad sicherzustellen. Dies geht aus Fig. 11 hervor, in welcher der Ventilkörper 15 dargestellt ist, der durch einen abgestumpften und in zwei Teile 15a, 15b geteilten Kegel gebildet ist, wobei die beiden Teile um 180° gegeneinander versetzt zusammengefügt sind. Die beiden zusammengefügten Kegelteile 15a, 15b weisen lediglich im Querschnitt b-b eine ungebrochene Umfangslinie auf. Die Umfangslinien im Bereich der Querschnitte a-a und c-c sind dagegen gebrochen und bilden, wie in Fig. 12 dargestellt, Überstände 25 und Hinterschneidungen 24. Der Ventilkörper 15 muß daher seine geschlossene Lage im Querschnitt b-b erreichen, da andernfalls eine gute Dichtheit nicht erreicht werden kann und der Ventilkörper 15 einem raschen

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Verschleiß ausgeaetzt ist. In der Praxis jedoch wird der Schaft 5 durch den auf den Ventilkörper 15 einwirkenden Druck ausgelenkt und verschiebt sich um das zwischen dem Schaft unü der Laßerbohrung vorhandene Spiel. Dies wirkt sich aber nachteilig auf die Dichtheit aus.

Ausführungsforraen der Erfindung werden nun anhand der Fig. 1 bis 7, 13 und 14 beschrieben. Ein metallisches Ventilgehäuse 2 mit einem zylindrischen Durchfluß 1 weist Flansche 4 auf und ist mit den Rohren 3a, 3b mittels Schrauben und Muttern verbunden, und ist weiters mit zylindrischen Ansätzen 6a, 6b versehen, welche einen drehbaren Schaft 5 aufnehmen, dessen Achse B einen rechten Winkel mit der Achse A des DurchfIußwege3 1 einschließt. Der Schaft 5 ist in den zylindrischen Ansätzen 6a, 6b in Lagerschalen 7a, 7b drehbar gehalten. Ein Ende des Schaftes 5 ist mit einer Verzahnung 8 versehen, welche aua dem zylindrischen Ansatz 6a herausraßt. Das andere Ende des Schaftes 5 ist im zylindrischen Ansatz 6b abgestützt, welcher mit dem Deckel 9 verschlossen ist. Der zylindrische Ansatz 6a ist mit einem Flansch 13 versehen, an dem ein Gehäuse 12 mittels Schrauben und Muttern befestigt ist, welches ein aus einer Schnecke 10 und einem Schneckenrad 11 bestehendes Schneckengetriebe enthält. Das Schneckenrad 11 ist auf die Verzahnung 8 des drehbaren Schaftes 5 aufgesetzt, wobei der Schaft 5 durch Drehen des an der Schnecke 10 befestigten Handgriffes 14 bewegt wird. Auf dem drehbaren Schaft 5 ist ein metallischer, scheibenförmiger Ventilkörper 15 befestigt. Wie aus der Schnittdarstellung in Fig.3 ersichtlich, ist der Durchflußweg 1 vollständig geschlossen, wenn der Ventilkörper 15 senkrecht oder nahezu senkrecht zur Achse A des Durchflußweges 1 steht und ist vollständig offen, wenn der Ventilkörper 15 parallel oder nahezu parallel zur Achse A steht.

An der Innenfläche des Ventilgehäuses 2 ist eine ringförmige Nut 16 vorgesehen, in welche ein ringförmiger Sitz 17 eingesetzt und fest mit dem Gehäuse 2 verschweißt ist. Die Mantelfläche 18 des Ventilkörpers 15 ist, wenn sich der Ventilkörper 15 in der Schließstellung befindet, geeignet, in engen Kontakt

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mit dem Sitz 17 im Gehäuse 2 zu kommen, um einen genügend schwitzsicheren Zustand zu erhalten. Wie in Fig. 3 dar^euLeilt, weist der Sitz eine Anschlagfläche auf, welche deckungsgleich mit der Mantelfläche eines imaginären Zylinders I), dessen Achse C zur Achse A des Durchflußweges 1 in Drehrichtung des Ventilkörpers geneigt ist, ausgebildet ist, und die Mantelfläche 18 des Ventilkörpers 15 ist geeignet,satt an der Anschlagfläche anzuliegen.

Wie aus der Fig. 13 und 14 ersichtlich ist, weist der Ventilkörper an allen Querschnitten a-a, b-b und c-c einen kreisförmigen Umfang und keine Überstände 23 und Hinterschneidungen 24» wie die bisher bekannten Ventilkörper, auf. Eine Auslenkung des Ventilkörpers 15 durch den einwirkenden Druck wird daher die Dichtheit des Ventils nicht beeinträchtigen, wie dies bei den bisherigen Ventilen der Fall ist.

Wie in Fig. 4 dargestellt, ist der Sitz in Umfangsrichtung in drei Teile geteilt, und die Schnittebenen 19a an beiden Enden eines Teiles sind in Umfangsrichtung gegen den Radius des ringförmigen Sitzes 17 geneigt, wogegen die übrige Schnittebene I¹Jb radial angeordnet ist. Dadurch ist der Sitz 17 geeignet, leicht in die Nut 16 eingesetzt werden zu können und die Form eines Ringes anzunehmen.

Der Sitz 17 kann auf verschiedene Weise modifiziert werden. Pig. 5 zeigt einen einstückig mit dem Gehäuse 2 gebildeten Sitz 17, was die Herstellung vereinfacht.

Fig. 6 zeigt ein anderes Beispiel, wobei dc-r in die Hut 16 eingesetzte Sitz 17 im Gehäuse 2 mit Schrauben 20 gesichert ist und in Umfangsrichtung geteilt ist. Die Spalten zwischen den aneinander angrenzenden Teilen sind mit einer verformbaren Packung 21 gefüllt, um die relative Lage zwischen dem Sitz 17 und der Mantelfläche 18 des Ventilkörpers 15 justieren zu können.

Der Sitz 17 in Fig. 7 hat die Schnittebenen 19 aus Gründen der Einfachheit radial angeordnet. Die Nut 16 weist eine die doppelte Breite des Sitzes 17 übersteigende Weite auf, um ein leichtes Einsetzen des Sitzes 17 in die Nut 16 zu ermöglichen, wobei zur sicheren Halterung des Sitzes 17 an einer Seite der Nut ein Distanzring 22 vorgesehen ist.

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Der ringförmige Sitz 17, ob er nun unterteilt ist oder nicht, kann gekühlt werden, um sich vor dem Einsetzen in die Nut 16 zusammenzuziehen und sich danach wieder auszudehnen und sich dabei fest gegen das Gehäuse 2 zu pressen. Dadurch wird das Einsetzen erleichtert und die Anordnung vereinfacht.

Falls der Sitz 17 in Urnfangsrichtung zum Einsetzen in die Nut 16 unterteilt ist, ist die Anzahl der Teilstücke frei wählbar, wobei eine geneigte Schnittebene 19a genügt, um das Einfügen der Teile zu erleichtern. Es ist für die Herstellung vorteilhaft, mehr radiale Schnittebenen 19b vorzusehen. Im Hinblick auf die Anzahl der Teile kann der Sitz 17 in die Nut eingesetzt werden, wenn er zumindest in zwei Teile geteilt ist. In diesem Falle v/erden die beiden bogenförmigen Teile in die 'Nut 16 eingesetzt und danach die Spalten zwischen den beiden Teilen mit einer Dichtung oder ähnlichem au.'3gefüllt. Der iiitz und die Mantelfläche 18 sind im allgemeinen aus Metall hergestellt, doch können auch andere bruchfeste Materialien, wie gesinterte Metalle, verschiedene harte Kunststoffe, Hartgummi usw. verwendet werden. Kurz gesagt, können sie aus allen Materialien, die widerstandsfähig gegen Verschleiß und Deformation sind, hergestellt werden.

Ein fester Kontakt zwischen dem Sitz 17 und der Mantelfläche 18 wird durch eine geringe Versetzung (von wenigen Millimetern) zwischen der Achse des drehbaren Schaftes 5 des Ventilkörpers 15 und der Achse A des Durchflußweges 1 gewährleistet.

Zum Drehen des Ventilkörpers 15 kann ein Elektromotor oder ein anderer Antrieb verwendet werden, und auch der Blockiermechanismus kann auf verschiedene Weise modifiziert werden. Diese Elemente sind in der Beschreibung als Antriebsmechanismus bezeichnet.

Patentansprüche:

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Leerseite

Claims (1)

1. Patentansprüche :

   ( 1.) Klappenventil, das ein Ventilgehäuse mit einem zylindrischen -^ Durchflußweg, einen scheibenförmigen Ventilkörper, dei· um
   eine iia wesentlichen senkrecht zu der Achse des Durchflußweges stehende Achse drehbar ist, sowie einen Antriebsmechanismus zum Verdrehen und Blockieren des Ventilkörpers umfaßt, wobei ein ringförmiger Sitz im Gehäuse vorgesehen
   ist, der der Mantelfläche des in seiner Schließstellung im wesentlichen senkrecht zur Achse des Durchflußweges stehenden Ventilkörpers angepaßt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der im Gehäuse (2) vorgesehene Sitz (17) eine Anschlagfläche für den Ventilkörper (15) aufweist,
   welche mit der Mantelfläche eines imaginären Zylinders
   deckungsgleich ist, dessen Achse (C) zu der Achse (A) des
   Durchflußweges (1) in Drehrichtung des Ventilkörpers (15)
   schräg geneigt ist.

   2. Klappenventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sitz (17) und die Randzone des Ventilkörpers aus Metall sind.

   3. Klappenventil nach Anspruoh 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (2) in seiner Bohrung eine umlaufende Nut (16) aufweist, in die der in Umfangsrichtung unterteilte Sitz (17) eingesetzt ist.

   4. Klappenventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine den Sitz (17) teilende Schnittebene vorgesehen ist, welche zum Radius des Sitzes in Umfangsrichtung geneigt ist.

   5. Klappenventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß alle Schnittebenen radial angeordnet sind und die Nut (16) eine die zweifache Breite des Sitzes (17) übersteigende
   Weite aufweist und ein Distanzring (22) zur sicheren
   Fixierung des Sitzes (17) in die Nut (16) eingesetzt ist.

   6. Klappenventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sitz (17) durch Schweißung im Gehäuse (2) fixiert ist,

   7. Klappenventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sitz (17) mittels Bolzen (20) im Gehäuse (2) fixiert ist.

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   ORIGINAL INSPECTED

   θ. Klappenventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sitz (17) durch Einschrumpfen in der Nut (16) des Gehäuses (2) fixiert ist.

   9. Klappenventil nach Anspruch 1, dadurcii gekennzeichnet, daß der Ventilkörper in bezug auf die Achse (A) des Durchflußweges exzentrisch angeordnet ist.

   KUBOTA, LTD.

   in Osaka (Japan)

   vertreten durch:

   Dipl.-Ing. Heinz Lesser WpI.-Ing. Otto Flügel

   Patentanwalt·

   • München 61

   Cotlmattreß· 81

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