DE2923885A1

DE2923885A1 - Drehklappen-absperrventil

Info

Publication number: DE2923885A1
Application number: DE19792923885
Authority: DE
Inventors: Paul Hatting
Original assignee: J RICHTER KG ARMATUREN- und PUMPENFABRIK-APPARATEBAU; RICHTER KG ARMATUREN und PUMPE
Current assignee: Richter Chemie Technik GmbH
Priority date: 1979-06-13
Filing date: 1979-06-13
Publication date: 1980-12-18

Description

Drehklapaen-Absoerrventil

Die Erfindung betrifft ein Drehklappen-Absperrventil zum Einbau in Rohrleitungen oder dergleichen mit einer im Ventilgehäuse um eine in einer Radialebene verlaufenden Schwenkachse drehbar gelagerten Absperrklappe sowie einem im Ventilgehäuse umlaufend angeordneten, elastischen Dichtsitz, gegen den die Absperrklappe im Schließstellung mit einer umlaufenden Dichtkante abdichtend anliegt.

Solche Drehklappen-Absperrventile sind bekannt und werden häufig für sogenannte Sandwichanordnung ausgebildet, d.h. in einer Weise, daß sie durch Zugschrauben beispielsweise zwischen zwei Flansche eines Rohrleitungssystems eingefügt werden können. Solche für Sandwichanordnung ausgebildeten Absperrventile besitzen daher selbst keinen Anschlußflansch sondern sind lediglich an ihren Stirnseiten mit zwei kreicäringförmigen Dichtflächen versehen, gegen die unter Zwischenfügung einer Dichtung die Flansche des Rohrieitungssystems anziehbar sind. Für Rohrleitungssysteme in chemischen Anlagen ist es weitgehend üblich, die Drehklappen-Absperrventile an allen mit dem Strömungsmedium in Berührung kommenden Stellen mit einer chemisch resistenten Ummantelung oder Auskleidung zu versehen.

Bekannte Absperrventile der bezeichneten Art sind im allgemeinen mit zentrischen, in Ausnahmefällen mit einfach exzentrisch angeordneten Absperrklappen versehen. Die Dichtsitze bilden im allgemeinen einen Teil des beispielsweise aus Kunststoff bestehenden Ventilgehäuses oder einen Teil der chemisch resistenten Auskleidung. Zur Abdichtung der nach außen geführten Schaltwelle der Absperrklappe ist bei den meisten bekannten Konstruktionen ein elastisches Glied unter Vorspannung eingebaute Ein Nachspannen der Dichtung ist bei solchen Ausführungen im allgemeinen

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Eine zentrische, aber auch eine einfach exzentrische Anordnung der Absperrklappen führt zu einem relativ hohen Verschleiß der Dichtelemente, da die Absperrklappe als Schließeiement den Ventilsitz beim Öffnen nicht gleich verläßt, sondern an ihm schleift. Rein zentrische Anordnungen der Absperrklappe haben zusätzlich den Nachteil, daß die Dichtkante der Absperrklappe von den Wellenzapfen und der Dichtsitz durch die Wellendurchführungen unterbrochen ist. Dadurch wird die Klappe an diesen Stellen nur durch eine Vorspannung dicht. Durch die starke dynamische Beanspruchung sind diese Bereiche einem erhöhten Verschleiß unterworfen, der auch zu einem Nachlassen der Ventildichtigkeit führt .

Als Dichtsitz wird bei bekannten Konstruktionen ein besonders geformtes Teil des Gehäuses mit unterlegten elastischen Einlagen verwendet. Dies bedeutet, daß bei Verschleiß der gesamte teure Kunststoffkörper ausgetauscht werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Drehklappen-Absperrven^" *ies eingangs bezeichneten Typs zu schaffen, welches sich durch einen geringeren Verschleiß an den Dichtflächen auszeichnet, und bei dem in einer besonderen Weiterbildung die Dichtelemente so ausgeführt sind, daß sie sich als preisgünstige Verschleißteile mühelos austauschen lassen. Dies soll im wesentlichen für den Dichtsitz gelten, aber auch die Absperrklappe selbst soll durch eine zweckmäßige Anordnung leicht austauschbar sein, ohne daß darunter die gesamte Abdichtwirkung des Ventiles leidet,

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schwenkachse der Absperrklappe in ihrer Radialebene exzentrisch zur Ventilachse liagr. und der Dichtsitz in eixier zar Raäi:iiäbene der Sch*■ an. e :*riö« in Abstaut baJind-

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lichen, im wesentlichen parallelen Ebene angeordnet ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Dichtsitz als auswechselbarer Sitzring ausgebildet. Dies ist durch die in den Unteransprüchen 3 bis 9 gekennzeichnete weitere Ausgestaltung des Sitzringes besonders bei solchen Ventilen auf sehr einfache Art und Weise möglich, die für Sandwicheinbau vorgesehen sind.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 10 bis 15 beansprucht.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Drehklappen-Absperrventils unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen im einzelnen noch näher erläutert. Darin stellen dar:

Figur 1 einen Radialschnitt durch die Drehachse der Absperrklappe eines Drehklappen-Absperrventiles mit geschlossener Absperrklappe;

Figur 2 einen um 90° gedrehten Radialschnitt mit der Absperrklappe in Schließstellung;

Figur 3 eine Ansicht entsprechend Figur 2, jedoch mit der Absperrklappe in teilweise geöffneter Stellung;

Figur 4 einen vergrößerten Radialschnitt durch die Absperrklappen in Richtung der Schwenkachse zur Sichtbarmachung der Verbindung zwischen der Absperrklappe und den Wellenzapfen;

Figuren 5 bis 7 unterschiedliche Ausführungsformen für eine formschlüssige Steckverbindung zwischen den Wellenzapfen und der Abs^-.rrklappe; und

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Figuren 8 bis 16 unterschiedliche Ausführungsformen von Sitzringen.

Das in Figur 1 dargestellte Drehklappen-Absperrventil besteht aus einem Ventilgehäuse 1 mit einer Auskleidung 2, einer Absperrklappe 3 mit einer chemisch resistenten Ummantelung 4, einem mit der Absperrklappe 3 verbundenen unteren Wellenzapfen 5 mit einer Ummantelung 6 und einer oberen mit der Absperrklappe 3 verbundenen und durch das Ventilgehäuse 1 nach außen hinausgeführten Schaltwelle 7, die mit einer Ummantelung 8 versehen ist. Der untere Wellenzapfen 5 und die Schaltwelle 7 sind durch eine Zugschraube 9 mit der Absperrklappe 3 verbunden. Diese Zugschraube 9 ist durch die Absperrklappe 3 hindurchgeführt und ist durch eine axiale Bohrung in der Schaltwelle 7 von außen in diese einführbar. Durch die Zugschraube 7 werden der untere Wellenzapfen 5 und die Schaltwelle 7 fest gegeneinander in ihre Stecksitze in der Absperrklappe 3 hineingezogen. Damit diese Schraubverbindung unter ständiger Vorspannung bleibt, ist der Kopf der Zugschraube 9 durch Tellerfedern 10 unterlegt.

Als Abdichtelement für die Absperrklappe 3 ist ein Sitzring 11 vorgesehen, der sich leicht von außen gegen das Ventilgehäuse 1 anlegen bzw. in dessen Bohrung einführen läßt. Die nach außen geführte Schaltwelle 7 ist durch eine Stopfbüchse 12 mit zugehöriger Druck- und Lagerhülse 13, einer Stopfbuchsbrille 14 und Stopfbuchsschrauben und -muttern 15 abgedichtet.

Der untere Wellenzapfen 5 ruht in einem Drucklager und ist nicht nach außen aus dem Ventilgehäuse 1 hinausgeführt. Das Drucklager besteht aus einem unteren Lagerelement 16, welches mittels eines Lagerdeckels 17 und einer Deckelschraube 18 im Ventilgehäuse 1 gehalten ist.

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Wie aus den Figuren 1 bis 3 deutlich hervorgeht, befindet sich die Radialebene 19, in der der wirksame Teil des Sitzringes 11 liegt, in einem axialen Abstand von der Radialebene 20, in der die Schwenkachse 22 der Absperrklappe 3 verläuft. In ihrer Radialebene 20 liegt die Schwenkachse 22 ferner in einem Abstand von der Ventilachse 21. In der Darstellung der Figuren 2 und 3 ist die Sshwenkachse 22 gegenüber der Ventilachse 21 nach unten versetzt.

Aus Figur 3, in der die Absperrklappe 3 in einer um 30 geöffneten Stellung gezeigt ist, läßt sich erkennen, daß durch die doppelt exzentrisch angeordnete Schwenkachse 22 die Sitzkante 25 der Absperrklappe 3 die Dichtlippe 24 des Sitzringes 11 in keinem Punkt mehr berührt, wodurch die Anordnung äußerst verschleißfrei arbeitet. Die gemäß Figuren 2 und 3 untere Kante der Absperrklappe, die den Sitzring 11 beim Öffnen des Ventiles fast ganz passieren muß, hat durch die exzentrische Anordnung der Schwenkachse 23 gegenüber der Ventilachse 21 einen kürzeren Schwenkradius mit stärkerer Krümmung der Schwenkbahn, so daß sie sich bei nur geringfügiger Schwenkbewegung sehr schnell vom Sitzring 11 abhebt. Da die obere Kante der Absperrklappe lediglich von der anderen Seite gegen den Sitzring 11 gedrückt wird, wirkt sich der größere Schwenkradius auf dieser Seite nicht nachteilig aus. Der Versatz zwischen den Ebenen der Schwenkachse 22 und des Sitzringes 11 führt darüber hinaus insgesamt dazu, daß die Absperrklappe beim öffnen an ihrem gesamten Umfang außer Eingriff mit dem Sitzring gerät.

Eine leichte Austauschbarkeit der Absperrklappe 3 selbst wird durch die Verbindung zwischen der Absperrklappe und den in ihrer Schwenkachse 22 liegenden Wellenzapfen gebildet, wie sie in vergrößertem Maßstab in Figur 4 dargestellt ist. Aus dieser Darstellung geht besonders deutlich hervor,

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daß der untere Wellenzapfen 5 mit seiner Verkleidung 6 und die obere Schaltwelle 7 mit ihrer Verkleidung 8 in Steckfassungen 26 im Umfang der Absperrklappe 3 eingesetzt sind. Die von außen in die Schaltwelle 7 eingeführte und durch die Absperrklappe'3 hindurchgeführte Zugschraube 9 greift in ein Gewinde im Stecksockel des unteren Wellenzapfens 5 ein. Um der Verbindung eine elastische Vorspannung zu geben, ist der Kopf der Zugschraube 9 mit Tellerfedern 10 unterlegt.

In den Bereichen 27 und 28 weist die Absperrklappe 3 Formvertiefungen auf, die den Zweck haben, den Strömungswiderstand der Absperrklappe im geöffneten Zustand möglichst gering zu halten.

Verschiedene mögliche Ausführungsformen der Steckverbindung zwischen unterem Wellenzapfen 5 bzw. der Schaltwelle 7 einerseits und der Absperrklappe 3 andererseits sind in den Figuren 5 bis 7 dargestellt.

Die Anordnung und Ausbildung des Sitzringes 11 geht besonders deutlich aus den Figuren 8 und 9 hervor. Der Sitzring 11 selbst besteht aus einem flachen, kreisringartigen Dichtring 23, der auf einfache Weise von außen gegen die eine der stirnseitigen Dichtflächen des Ventiles angelegt werden kann. Ausgehend von seinem inneren Umfangsbereich setzt sich der Dichtring 23 in einer Dichtlippe 24 fort, die sich im wesentlichen in axialer Richtung in das Ventilgehäuse 1 hinein erstreckt. Die Dichtlippe 24 bildet ebenfalls einen geschlossenen Ring.Im Ansatz am Dichtring 23 ist die Dichtlippe 24 mit je einer von innen eingearbeiteten Nut 30 und einer von außen eingearbeiteten Nut 31 versehen, die beide in gewissem axialen abstand voneinander angeordnet sind. Diese Nuten, die im Ausführungsbeispiel der Figuren 8 und 9 dem Sitzring praktisch eine Art \^ron

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balgartigen Falten verleihen, erhöhen die Elastizität der Verbindung der Dichtlippe 20 mit dem Dichtring 23. In ihrem inneren Kantenbereich 32 ist die Dichtlippe 24 abgeschrägt, um der Schwenkbahn der Dichtkante 25 der Absperrklappe 3 angepaßt zu sein.

Durch den radialen Abstand a zwischen Dichtlippe 24 und der Innenseite des Ventilgehäuses 1 bzw. dessen Auskleidung 2 besitzt die Dichtlippe 24 eine gewisse radiale Ausweichmöglichkeit, um sich Maßtoleranzen,beispielsweise der Absperrklappe 3, anpassen zu können. Hinter der ins Innere des Ventilgehäuses 1 weisenden Stirnseite der Dichtlippe 24 besitzt das Ventilgehäuse einen umlaufenden Vorsprung 29. Der Vorsprung 29 verhindert weitgehend ein Flattern der Dichtlippe 24, wenn diese von der bezogen auf die Figur 8 rechten Seite von dem Strömungsmedium bei offenem Ventil angeströmt wird. Auch der Vorsprung 29 besitzt einen gewissen Abstand von der Dichtlippe 24, wodurch dieser auch eine gewisse axiale Ausweichmöglichkeit gegeben ist.

In den Figuren 10 bis 16 sind weitere beispielhafte Ausführungsformen für Sitzringe 11 dargestellt,die, da sie äußerst leicht auswechselbar sind, speziell auf bestimmte Anwendungsfälle abgestellt werden können.

Das in den Figuren dargestellte Drehklappen-Absperrventil ist im Betrieb so einzubauen, daß sich die Druckseite im geschlossenen Zustand der Absperrklappe 3 links befindet.

Das Ventil ist als Sandwich-Armatur einsetzbar und ist so ausgeführt, daß es in seiner Baulänge der DIN-Reihe K3 nach DIN 3202 Blatt 3 entspricht. Die Maße stinusen auch mit der Grundreihe der Europäischen Norm pr EN 16 überexn„ Das Ventil kann sowohl von Hand als auch durch Steilantriebe betätigt werden.

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Claims

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J. Richter KG, Armaturen- und Pumpenfabrik-Apparatebau, 4152 Kempen

Drehklappen-Absperrventil

Patentansprüche

M ADrehklappen-Absperrventil zum Einbau in Rohrleitungen oder dergleichen, mit einer im Ventilgehäuse um eine in einer Radialebene verlaufenden Schwenkachse drehbar gelagerten Absperrklappe sowie einem im Ventilgehäuse umlaufend abgeordneten, elastischen Dichtsitz, gegen den die Absperrklappe in Schließstellung mit einer umlaufenden Dichtkante abdichtend anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse (22) der Absperrklappe (3) in ihrer Radialebene (20) exzentrisch zur Ventilachse (21) liegt, und der Dichtsitz (Sitzring 11) in einer zur Radialebene (20) der Schwenkachse (22) im Abstand befindlichen, im wesentlichen parallelen Ebene (19) angeordnet ist.
2. Drehklappen-Absperrventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtsitz als auswechselbarer Sitzring (11) ausgebildet ist»

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3. Drehklappen-Absperrventil nach Anspruch 2 für Sandwichanordnung mit zwei ringscheibenförmigen Dichtflächen an den Stirnseiten für den Einbau zwischen zwei Rohrleitungsflansche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sitzring

(11) aus einem gegen eine der stirnseitigen Dichtflächen des Ventilgehäuses (1) anzulegenden, flachen Dichtringen

(23) besteht, an dessen Innenumfang sich eine im wesentlichen axial in das Ventilgehäuse (1) erstreckende, ringförmig umlaufende Dichtlippe (24) als Dichtsitz für die Absperrklappe (3) anschließt.
4. Drehklappen-Absperrventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtlippe (24) in ihrem Ansatzbereich am Dichtring (23) von außen und innen mit mindestens je einer umlaufenden Nut (30,31) versehen ist, die axiale Abstände voneinander aufweisen, wodurch die Elastizität im Übergangsbereich zwischen Dichtring (23) und Dichtlippe (24) erhöht wird.
5. Drehklappen-Absperrventil nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtlippe (24) an dem in das V-i-wilgehäuse (1) weisenden Kantenbereich (32) ihres Innenumfanges abgeschrägt ist.
6. Drehklappen-Absperrventil nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenseite der Dichtlippe (24) einen gewissen Abstand (a) von der Innenseite des Ventilgehäuses (1) aufweist.
7. Drehklappen-Absperrventil nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (1) an seiner Innenseite hinter der in da~; Ventilgehäuse (1) weisenden Endkante ie.r Dlchclippe !24^ mit e ■ nem umlaufenden Vorsprung -'2S) srnehen ist.

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8. Drehklappen-Absperrventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (29) einen bestimmten Abstand von der in das Ventilgehäuse (1) gerichteten Stirnseite der Dichtlippe (24) aufweist.
9. Drehklappen-Absperrventil nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sitzring (11) aus Polytetrafluoräthylen besteht.
10. Drehklappen-Absperrventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse

(22) der Absperrklappe (3) aus zwei in Umfangsbohrungen der Absperrklappe (3) gesteckten Wellenzapfen (5), Schaltwelle (7) besteht, die durch eine sich quer durch die Absperrklappe (3) erstreckende Zugschraube (9) miteinander verbunden sind, welche durch eine axiale Bohrung von außen in einen der Wellenzapfen (7) einführbar ist.
11. Drehklappen-Absperrventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugschraube (9) durch denjenigen Wellenzapfen einführbar ist, der als Schaltwelle (7) für die Absperrklappe (3) nach außen aus dem Ventilgehäuse (1) hinausgeführt ist.
12. Drehklappen-Absperrventil nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf der die Wellenzapfen (5,7) in die Absperrklappe (3) ziehenden Zugschraube

(9) mit Tellerfedern (10) unterlegt ist.
13. Drehklappen-Absperrventil nach einem der Ansprüche bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Steckverbindungen (Figuren 5 bis 7) für die Wellenzapfen (5,7) in der Absperrklappe (3) zum Verhindern eines Drehens der Wellenzapfen (5,7) in ihren Stecksitzen formschlüssig'

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beispielsweise polygonal (Figuren 5 bis 7) ausgebildet sind.
14. Drehklappen-Absperrventil nach einem der Ansprüche

10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der als Schaltwelle (7) durch das Ventilgehäuse (1) hinausgeführte Wellenzapfen zur Abdichtung von einer Stopfbüchse (12) umgeben ist.
15. Drehklappen-Absperrventil nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß alle mit dem Strömungsmedium in Berührung kommenden Teile mit einer chemisch resistenten Verkleidung (2,4,6,8), beispielsweise aus Polytetrafluoräthylen umgeben sind.

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